生化所金勇丰课题组联合国内外学者在SCIENCE CHINA Life Science...

　　

RNA分子具有编码蛋白信息的功能，还是遗传信息传递的重要介质。三维空间上的折叠赋予RNA分子催化、调控、感知和结构支架等功能。RNA结构的算法预测、全局RNA结构图谱绘制、3D RNA结构的分子解析将有助于研究RNA在各种生理和病理过程中的功能及其调控机制。近几年来，已经开发了一系列新技术来解码全基因组体内RNA结构，阐析了新的功能范式，为研究RNA结构介导的疾病发生机理及相关疾病的预防与治疗提供了理论与应用基础，也为基于RNA结构的农作物性状形成分子基础和改良提供了重要线索。

近日，《中国科学：生命科学》英文版（SCIENCE CHINA Life Sciences, SCLS）在线发表了由浙江大学生命科学学院金勇丰统筹，浙江大学生命科学学院王智烨、生命科学研究院任艾明，清华大学方显杨、张强锋，香港城市大学郭骏杰，中国科学院生物物理研究所薛愿超，东北师范大学张铧坤，武汉大学周宇，以及英国约翰英纳斯研究中心丁一倞，新加坡基因组研究院Wan Yue等21位科研人员联合撰写的RNA结构前沿进展大综述“Recent advances in RNA structurome”。该综述以超长篇幅（近2万字，330多篇文献）系统性梳理了RNA结构解码的关键策略及其在微生物、动物和植物中的详细生物学功能。

全文主要综述了RNA结构解码的新技术和RNA结构的生物学功能。首先，详细总结了绘制RNA二级结构全转录组图谱（下图）、RNA G-四链体结构图谱、RNA空间构象和相互作用图谱的关键策略，并进一步总结了解析RNA 3D结构的多种生物物理方法、生物化学方法以及理论计算预测方法的基本原理和详细进展。同时，列举并比较了不同策略的详细信息，优缺点，以及应用方向，并介绍了这些新技术在探索严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)RNA基因组的结构图谱中的应用情况。

  RNA二级结构探测方法示意图

在此基础上，系统性介绍了病毒、细菌、动物和植物中发现的信息丰富的RNA结构在不同生物学调控层面的详细功能。文章首先介绍了RNA结构元件在病毒复制，RNA转录，蛋白翻译，以及病毒包装与分离等过程中的生物学功能；接着，总结了RNA结构参与调节细菌各生化过程的详细功能，包括RNA结构在基因的转录与翻译、氨基酸饥饿感知，温度感知以及pH感知等生理过程中的作用；第三，详述了动态RNA结构在可变剪接与反向剪接，蛋白翻译，mRNA降解等多种转录后调控过程中的关键功能；第四，系统性总结了植物RNA结构领域的方法学和功能研究的最新进展，重点概述了RNA结构在植物生长和发育以及植物应对不同环境胁迫中的功能（下图）。

 RNA结构在植物响应非生物胁迫中的新作用

最后，文章讨论了未来旨在破解RNA结构密码的技术发展趋势，如深度学习和整合方法，指出了可能需要研究的详细机制，并展望了未来RNA结构在人类疾病靶向治疗以及作物改良中的潜在应用。

   原文链接：https://doi.org/10.1007/s11427-021-2116-2