遺伝分子 DNA または RNA からの情報を読み取るためには、これらの分子の鎖に可能な限り自由にアクセスできる必要があります。結び目があるとさらに難しくなります。それにもかかわらず、たとえばウイルスの DNA は、ウイルスのエンベロープに包まれたまま実際に絡まってしまうことが研究によって示されています。三次元構造がその機能に不可欠なタンパク質も、しばしば結び目を形成します。 「その複雑さは、単純な三つ葉の輪から 6 つの交差を持つ結び目まで多岐にわたります」とトリエステの国際高等研究大学院 (SISSA) のクリスティアン・ミケレッティ氏とその同僚は説明する。
しかし、生命の 3 番目に重要な分子である RNA も結び目を形成するかどうかについては、まだ疑問が残っています。ミケレッティらは今回、国際タンパク質データベース（PDB）に登録されている5,466個のRNA変異体の構造を分析することで、これを検証した。このデータベースは、分子生物学者や生化学者にとって、すべての既知のタンパク質、DNA、RNA 分子の参照として機能します。
どこにも結び目はありません
その結果は驚くべきものでした。「私たちは、この長くて柔軟な分子が他の分子と同じように振る舞い、DNA やタンパク質のように特定の頻度で結び目を形成すると予想していました」と研究者らは報告しています。しかし、これは当てはまらなかった。「約6,000の既知のRNA構造の中で、結び目と疑われるものが見つかったのはわずか3例だけだった」と研究者らは述べた。これは、絶対的に見ても、DNA やタンパク質と比較しても、まったく無視できるほど小さい割合です。そして、発見された3つの小結節でさえ、サンプルの凍結乾燥中のその後の変化の結果として生じただけである可能性があると科学者らは疑っている。 「生命のさまざまな鎖の中で、真の結び目は非常にまれであるのは RNA だけのようです」とミケレッティ氏と彼の同僚は言う。天然に存在する RNA は、単純で絡み合った構造を形成することを好む分子の一種であると考えられます。
研究者らは、RNA が結び目になりにくい理由はいくつか考えられると説明しています。まず、長い RNA 鎖は、多くの場合、互いに独立して折りたたまれた小さなサブユニットで構成されます。このモジュール構造により、無秩序な結び目形成のリスクが軽減されます。一方で、RNA の分子骨格は、できるだけ解きほぐしやすい単純な構造に特異的に発達したという兆候がいくつかあります。ほとんどの生物の細胞では、RNA は細胞核から細胞のタンパク質工場であるリボソームに遺伝情報を輸送する輸送分子として機能します。 「単純な形状により、分子機構によるスムーズな読み取りが保証されます。結び目があると、このプロセスに悪影響を及ぼします」と、共著者である SISSA の Marco Di Stefano 氏は説明します。研究者らは現在、さらなる研究の中で、何が RNA をそれほどほどけにくくしているのかを突き止めたいと考えている。
