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我國學者在發(fā)展X射線散射干涉技術應用于長鏈RNA研究中取得進展
2021年01月13日 11:51:50 來源：數(shù)理科學部 作者：李會紅 章志明 金亮 點擊量：3285

在國家自然科學基金項目(批準號：U1832215)的資助下,，清華大學方顯楊研究員團隊在發(fā)展長鏈RNA位點特異性標記納米顆粒新方法及拓展X射線散射干涉技術應用于長鏈RNA研究中取得進展,。相關研究成果以“基于拓寬遺傳密碼轉(zhuǎn)錄的長鏈RNA位點特異性共價標記納米顆粒技術(Site-specific covalent labeling of large RNAs with nanoparticles emp

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　　圖. 基于拓展遺傳密碼體系的長鏈RNA位點特異性金納米顆粒標記新技術(A-B)及X射線散射干涉技術在長鏈RNA中的應用(C)
 
　　在國家自然科學基金項目(批準號：U1832215)的資助下，清華大學方顯楊研究員團隊在發(fā)展長鏈RNA位點特異性標記納米顆粒新方法及拓展X射線散射干涉技術應用于長鏈RNA研究中取得進展,。相關研究成果以“基于拓寬遺傳密碼轉(zhuǎn)錄的長鏈RNA位點特異性共價標記納米顆粒技術(Site-specific covalent labeling of large RNAs with nanoparticles empowered by expanded genetic alphabet transcription)”為題,，于2020年8月31日發(fā)表在《美國科學院院報》(PNAS)雜志上。論文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2005217117,。
 
　　RNA的結(jié)構-功能研究是結(jié)構生物學的前沿熱點和難點,。由于RNA自身的柔性和分子量限制，應用傳統(tǒng)的結(jié)構生物學方法包括X射線晶體學,、核磁共振和冷凍電鏡技術來研究非常困難,，目前RNA的三維空間結(jié)構信息還非常少。為研究RNA的結(jié)構,，可通過向RNA分子中位點特異性引入一些探針或標記物,，借助X射線散射干涉等新的研究手段，發(fā)展RNA的整合結(jié)構生物學研究方案,。X射線散射干涉(XSI)是基于小角X射線散射技術(SAXS)的一種新分子標尺,，通過向生物大分子位點特異性標記上單個或成對的金納米顆粒，可提供20-400埃范圍內(nèi)的位點特異性距離信息,，因而在生物大分子的結(jié)構與動態(tài)特性研究中具有較大潛力,。目前蛋白質(zhì)和DNA的位點特異性標記已有多種技術方案，而RNA的位點特異性標記主要是通過固相化學合成實現(xiàn)的,，這一方案通常對長度小于100個核苷酸的RNA適用，當前XSI的應用主要局限在短鏈RNA,，而長鏈RNA的位點特異性標記具有很大的挑戰(zhàn)性,。
 
　　為突破位點特異性標記RNA分子量限制的瓶頸，推廣XSI在長鏈RNA結(jié)構研究中的應用,，發(fā)展RNA整合結(jié)構生物學方案,，該項研究利用包含NaM-TPT3非天然堿基核苷酸對的拓展遺傳密碼體系，通過化學合成堿基帶有氨基修飾的TPT3(rTPT3A)(圖A),，經(jīng)過PCR和體外轉(zhuǎn)錄反應,，在RNA中位點特異性的引入TPT3A，進一步利用NHS-氨基化學反應的高選擇性，通過與氨?；揎椀慕鸺{米顆粒反應,，建立了長鏈RNA位點特異性金納米顆粒標記的策略(圖B)。應用上述標記策略,，成功實現(xiàn)了對來源于登革病毒的位于其基因組RNA3’非翻譯區(qū)長度為97個核苷酸的3’SL元件和長度為719個核苷酸DENV-Mini RNA元件的位點特異性金納米顆粒的標記,，并應用XSI分子標尺測定了標記位點間的距離(圖C)。
 
　　該標記策略突破了此前RNA位點特異性標記在分子量上的限制,，將拓展X射線散射干涉技術在長鏈RNA研究中的應用,。
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