Seminarium Zakładu Biofizyki

Modyfikowane kwasy rybonukleinowe (w tym mRNA) znajdują coraz więcej zastosowań w badaniach podstawowych i medycynie. Nasza zdolność do efektywnego stosowania oraz rozwijania technologii opartych na syntetycznym mRNA jest bezpośrednio związana ze skutecznością narzędzi, które stosujemy w celu jego monitorowania i kontrolowania w układach biologicznych. Są to (między innymi) metody selektywnego wprowadzania zmian w chemicznej strukturze cząsteczek mRNA (przykładowo kowalencyjne przyłączenie barwników fluorescencyjnych). Większość metod wykorzystuje reakcje katalizowane przez enzymy (ligazy, polimerazy, transferazy i inne), często w połączeniu z bioortogonalnymi reakcjami chemicznymi (SPAAC, CuAAC, iEDDA i innymi). W trakcie seminarium opowiem o ścieżce rozwoju dwóch metod modyfikacji mRNA (chemo-enzymatycznej oraz bezpośredniej chemicznej), będących owocami naszych badań. Pozwalają one na wydajne otrzymywanie mRNA zawierającego w swojej strukturze barwniki fluorescencyjne, biotynę, czy reaktywne grupy chemiczne. Metody te zastosowaliśmy w celu otrzymania fluorescencyjnego mRNA, którego lokalizację i ekspresję śledziliśmy po wprowadzeniu do komórek oraz żywych organizmów. Ponadto fluorescencyjne RNA znalazły zastosowanie jako potencjalne sondy molekularne do badań enzymów nukleolitycznych (takich jak: RNaza A, RNaza R, RNaza H, czy kompleks dekapujący Dcp1/2), co wskazuje na wszechstronność i użyteczność naszych metod modyfikacji RNA.

Modified ribonucleic acids (including mRNA) find more and more applications in basic studies and medicine. Our ability to handle and to develop technologies based on synthetic mRNA is directly linked with the effectiveness of the tools that allow for monitoring and control of mRNA in biological systems. For example, methods of selective modification of the chemical structure of mRNA molecules (e.g. covalent labeling with fluorescent dyes) can serve such a purpose. Most of these methods employ enzyme-catalyzed reactions (e.g. catalyzed by ligases, polymerases, transferases), often accompanied by bioorthogonal chemistry (e.g. SPAAC, CuAAC, iEEDA reactions). During the seminar I will present two different techniques of mRNA modification (a chemo-enzymatic method and a direct chemical method), that were developed by our group. Both allow for an efficient preparation of mRNA molecules containing fluorescent dyes, haptens, or reactive chemical moieties. The methods were applied during preparation of fluorescent mRNA. The mRNAs were introduced into cultured cells or living organisms, allowing for monitoring of their expression and localization. Moreover, the fluorescent RNAs were used as molecular probes, allowing for real-time activity monitoring of several nucleolytic enzymes (e.g. RNase A, RNase R, RNase H, Dcp1/2). We believe that these findings indicate the versatility and applicability of our tools.