L'attività di studio è stata supportata dai fondi del PNRR all'interno del Centro Nazionale per lo Sviluppo di Terapia Genica e Farmaci con Tecnologia a RNA, vedendo la sinergia tra la squadra del Cnr-Iom e il laboratorio dell'Università di Würzburg coordinato da Claudia Höbartner.

Il ruolo dei gruppi metile nella struttura molecolare
A differenza delle molecole di RNA impiegate nel trasporto o nella regolazione genetica, i ribozimi agiscono come veri e propri enzimi. Svilupparli da zero resta un'operazione complessa, in quanto i modelli sintetici mostrano spesso una resa limitata.

L'attenzione degli scienziati si è concentrata sul ribozima sintetico MTR1, le cui prestazioni migliorano significativamente con l'inserimento di due gruppi metile (formati ciascuno da un atomo di carbonio e tre di idrogeno) in posizioni ben definite.

L'analisi tridimensionale e le simulazioni computazionali a livello atomico condotte dal team hanno svelato la funzione di queste modifiche:

Irrigidimento della struttura: I due gruppi metile non prendono parte attiva alla trasformazione chimica, ma riducono la flessibilità del ribozima.

Ottimizzazione spaziale: Bloccando l'RNA in una conformazione rigida, gli atomi necessari alla catalisi restano stabilmente orientati nella posizione corretta, rendendo il processo chimico più rapido ed efficace.

Sviluppi applicativi e teoria sull'origine della vita
Come illustrato dai ricercatori Jana Aupic ed Alessandra Magistrato del Cnr-Iom, la comprensione di questo principio architetturale fornisce linee guida precise per la progettazione di biocatalizzatori artificiali da impiegare nelle biotecnologie e nelle terapie a RNA.

Inoltre, il meccanismo individuato offre un valido supporto alla ipotesi del mondo a RNA. Questo modello teorico sull'origine delle prime forme biologiche sostiene che, prima della comparsa delle proteine, fossero proprio le molecole di RNA a catalogare le informazioni e ad accelerare le reazioni primordiali. Dimostrare come impercettibili variazioni chimiche potessero incrementare le capacità reattive dell'RNA aiuta a delineare i passaggi evolutivi che hanno preceduto la vita sulla Terra.