新方法可以对 RNA 分子进行结构分析

我们生活在一个由 RNA 制造和运行的世界，RNA 是基因分子 DNA 的同等重要的兄弟姐妹。事实上，进化生物学家假设 RNA 甚至在 DNA 及其编码的蛋白质出现之前就存在并自我复制。快进到现代人类：科学表明，不到 3% 的人类基因组被转录成信使 RNA (mRNA) 分子，而信使 RNA (mRNA) 分子又被翻译成蛋白质。相比之下，其中 82% 被转录成具有其他功能的 RNA 分子，其中许多功能仍然很神秘。

要了解单个 RNA 分子的作用，需要在其组成原子和分子键的水平上破译其 3D 结构。研究人员经常研究 DNA 和蛋白质分子，方法是将它们变成规则堆积的晶体，可以用 X 射线束(X 射线晶体学)或无线电波(核磁共振)检查。然而，这些技术不能以几乎相同的效率应用于 RNA 分子，因为它们的分子组成和结构灵活性阻止它们容易形成晶体。

现在，由 Wyss Core 教员 Peng Yin 博士领导的一项研究合作。在哈佛大学 Wyss 仿生工程研究所和 Maufu Liao 博士。在哈佛医学院 (HMS)，报告了一种全新的 RNA 分子结构研究方法。ROCK，正如它所说的那样，使用一种 RNA 纳米技术，可以将多个相同的 RNA 分子组装成高度有序的结构，从而显着降低单个 RNA 分子的灵活性并使其分子量成倍增加。研究小组将具有不同大小和功能的著名模型 RNA 用作基准，表明他们的方法能够使用称为低温电子显微镜 (cryo-EM) 的技术对所含 RNA 亚基进行结构分析。他们的进展报告在自然方法。

“ROCK 正在打破目前 RNA 结构研究的限制，并能够以近原子分辨率解​​锁现有方法难以或不可能访问的 RNA 分子的 3D 结构，”Yin 说，他与 Liao 一起领导了这项研究.“我们预计这一进展将振兴基础研究和药物开发的许多领域，包括新兴的 RNA 治疗领域。”Yin 还是 Wyss 研究所分子机器人计划的负责人，也是 HMS 系统生物学系的教授。

获得对 RNA 的控制

威斯研究所的尹教授团队开创了各种方法，使 DNA 和 RNA 分子能够根据不同的原理和要求自组装成大型结构，包括 DNA 砖和 DNA 折纸。他们假设这种策略也可用于将天然存在的 RNA 分子组装成高度有序的环状复合物，通过将它们特异性连接在一起，它们的弯曲和移动自由受到高度限制。许多 RNA 以复杂但可预测的方式折叠，小片段彼此碱基配对。结果通常是稳定的“核心”和“茎环”向外围凸出。

在我们的方法中，我们安装了“接吻环”，将属于相同 RNA 的两个拷贝的不同外周茎环连接起来，从而形成一个整体稳定的环，包含多个感兴趣的 RNA 拷贝。我们推测这些高阶环可以通过冷冻电镜进行高分辨率分析，该技术已首次成功应用于 RNA 分子。”

刘迪，研究第一作者，哈佛大学Wyss仿生工程研究所殷课题组博士、博士后

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