Структура РНК: прошлое, будущее и применение в генной терапии

Первоначально считавшаяся простым посредником между информацией, закодированной в дезоксирибонуклеиновой кислоте, и информацией, функционально реализуемой в белках, рибонуклеиновая кислота (РНК) теперь рассматривается как молекула, выполняющая множество функций благодаря своему обилию, сложной, повсеместно распространённой, разнообразной и динамичной структуре. Около 70–90% генома человека транскрибируется в кодирующие белки и некодирующие РНК, которые вместе с регуляторными последовательностями являются основными детерминантами биологического разнообразия на клеточном и популяционном уровнях. Начиная с нуклеотидной последовательности, или первичной структуры, через спаривание оснований по Уотсону—Крику и самосворачивание с образованием вторичной структуры, до компактизации посредством дальних взаимодействий по Уотсону—Крику и неканонических взаимодействий с формированием третичной структуры, а также взаимодействий с РНК или другими биополимерами с образованием четвертичной структуры либо с метаболитами и биомолекулами с образованием пятеричной структуры, структура РНК играет критическую роль в жизненном цикле РНК — от транскрипции до деградации — и во многих клеточных процессах. В отличие от успеха прогнозирования трёхмерной структуры белков с использованием AlphaFold, прогнозирование третичной структуры РНК и структур более высокого порядка остаётся сложной задачей. Тем не менее такие подходы, как машинное обучение и искусственный интеллект, секвенирование РНК и её модификаций, а также структурный анализ на уровне отдельных клеток и интактных тканей, среди прочих, позволяют оптимистично оценивать дальнейшее развитие и совершенствование приложений на основе РНК. В настоящей работе рассматриваются их применения в генной терапии.