綜述分子標(biāo)尺技術(shù)及其應(yīng)用

2024年10月22日，方顯楊研究員在《Current Opinion in Structural Biology》期刊在線發(fā)表了題為"Empowering the molecular ruler techniques with unnatural base pair system to explore conformational dynamics of flaviviral RNAs"的綜述論文。

RNA是生命活動(dòng)不可或缺的功能生物大分子。RNA不僅是超級藥物(如RNA疫苗、反義寡核苷酸、小核酸等)，也是潛在的藥物靶點(diǎn)。隨著全球?qū)τ蒖NA病毒（如黃病毒、冠狀病毒等）引起的病毒性疾病的關(guān)注度增加，如何通過深入理解這些病毒RNA的結(jié)構(gòu)來調(diào)控其功能，發(fā)展基于或靶向RNA的新療法，成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

RNA分子因其固有的柔性和構(gòu)象動(dòng)態(tài)，一直以來都是結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)解析技術(shù)，如X射線晶體學(xué)、核磁共振（NMR）和冷凍電鏡，雖然在解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面取得了顯著進(jìn)展，但在解析RNA結(jié)構(gòu)和捕捉RNA動(dòng)態(tài)變化方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)。近年來，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到，多方法聯(lián)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算模擬結(jié)合可拓展結(jié)構(gòu)生物學(xué)的研究方法和研究思路。該綜述介紹了三種互補(bǔ)的分子尺技術(shù)，包括電子順磁共振（EPR）、X射線散射干涉（XSI）和熒光共振能量轉(zhuǎn)移的基本原理，并展示了如何利用NaM-TPT3非天然堿基對系統(tǒng)對長鏈RNA進(jìn)行位點(diǎn)特異性標(biāo)記的方法，從而實(shí)現(xiàn)在納米尺度上測量RNA分子內(nèi)和分子間的距離分布。該標(biāo)記方法克服了傳統(tǒng)RNA標(biāo)記技術(shù)對RNA的長度和標(biāo)記位點(diǎn)的限制，具有反應(yīng)高效、純化步驟簡便和無需變性條件等優(yōu)點(diǎn)，使得利用分子標(biāo)尺技術(shù)對長鏈RNA的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象動(dòng)態(tài)開展研究成為可能。通過展示不同分子標(biāo)尺技術(shù)在黃病毒RNA的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象動(dòng)態(tài)研究中的應(yīng)用，不僅可更準(zhǔn)確地理解黃病毒RNA的構(gòu)象動(dòng)態(tài)變化，也可為病毒性疾病的治療提供新的靶點(diǎn)和策略。此外，相關(guān)方法的應(yīng)用也有望推動(dòng)RNA納米技術(shù)的發(fā)展，為未來的生物醫(yī)學(xué)研究提供更多可能性。

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