已有 13447 次阅读 2019-11-28 13:37 |个人分类:科技推广|系统分类:论文交流

在生命体系里，RNA长期以来被认为是蛋白质的小弟，因为除了转运RNA（tRNA），核糖体RNA（rRNA），把信使RNA(mRNA)按照DNA指定合成特定的蛋白质之外，以后就没有RNA的什么事了。只有各种蛋白质，才是忙上忙下，包揽一切的万能手。但是，近年来越来越多的实验表明RNA似乎无处不在、无所不能，有用于RNA修饰的（例如snRNA，snoRNA），DNA复制的（例如Y-RNA），催化作用的（例如RNase P），RNA剪接(例如SmY-RNA) ，表达调控的（miRNA, piRNA, siRNA, lncRNA, riboSwitch等）等等，还有许多不知道有什么用的环状RNA（circRNA）。事实上，编码用的mRNA才占1.5%，而非编码RNA则占据了人类基因组的75％。但是，不像蛋白质，我们对绝大多数的非编码RNA了解甚少，主要原因是缺乏结构信息，因为结构决定功能，不知道结构，我们就没有线索（图一）。

图1杯子的结构决定了杯子的功能（盛水）【a picture from zazzle.com】

RNA的三维结构往往是在先形成的二级结构的框架上折叠而成的（图二），所以知道二级结构就能够用来表征RNA结构、推断功能机制、并设计新实验。二级结构是指RNA序列各个位置有氢健互补配对的碱基（例如第i个碱基与第j个碱基（i：j）有氢健相连），而邻近不间断多个配对碱基的堆积（i:j ，i-1:j+1，i-2:j+2等）所形成的螺旋长茎区是二级结构稳定的关键。二级结构的二维描述是螺旋茎区加无碱基配对的各种环状结构（Hairpin Loop发夹环； Multiple Loop多环；Internal Loop内环；Bulge Loop凸环）（图二），它也可以通过一维的碱基连接图来显示。

图2. 人工设计的四环RNA受体（PDB 6dvk）的三维结构是通过RNA主链在先形成的二级结构的环二、环四的转弯折叠而成的。SPOT-RNA非常准确的预测了它的二级结构，但没有能够预测假结这个决定三级结构的关键配对。

虽然二级结构是关于碱基的配对，但碱基的配对不仅仅有二级结构的信息。RNA序列通常是由四个碱基（A，C，G，U）的排列组合所组成。在两个碱基配对里，AU和GC配对最稳定、被称为Watson-Crick配对，GU是次稳定的配对（Wobble base pair）。 其它碱基之间也能配对，它们被称为非规范碱基对，往往需要靠三维结构才能稳定下来。需要三维结构来稳定的还有孤碱基对（没有多个配对碱基的堆积）以及各种假结结构（例如，一个茎环结构的茎的一半插入了另一个茎环结构的茎结构，相吻发卡（kissing hairpin），发卡-突环接触等，图二）。所以，完整的RNA碱基配对信息只有通过昂贵而且费时的三维结构测定才能精确获得。由于目前只有少量RNA( 收藏 IP: 132.234.46.*| 热度|