《Current Opinion in Structural Biology》 综述分子标尺技术及其应用

　　

　　2024年10月22日，方显杨研究员在《Current Opinion in Structural Biology》期刊在线发表了题为"Empowering the molecular ruler techniques with unnatural base pair system to explore conformational dynamics of flaviviral RNAs"的综述论文。

　　RNA是生命活动不可或缺的功能生物大分子。RNA不仅是超级药物(如RNA疫苗、反义寡核苷酸、小核酸等)，也是潜在的药物靶点。随着全球对由RNA病毒（如黄病毒、冠状病毒等）引起的病毒性疾病的关注度增加，如何通过深入理解这些病毒RNA的结构来调控其功能，发展基于或靶向RNA的新疗法，成为了当前研究的热点。

　　RNA分子因其固有的柔性和构象动态，一直以来都是结构生物学研究中的难点。传统的结构解析技术，如X射线晶体学、核磁共振（NMR）和冷冻电镜，虽然在解析蛋白质结构方面取得了显著进展，但在解析RNA结构和捕捉RNA动态变化方面仍面临巨大挑战。近年来，人们日益认识到，多方法联用、实验数据与计算模拟结合可拓展结构生物学的研究方法和研究思路。该综述介绍了三种互补的分子尺技术，包括电子顺磁共振（EPR）、X射线散射干涉（XSI）和荧光共振能量转移的基本原理，并展示了如何利用NaM-TPT3非天然碱基对系统对长链RNA进行位点特异性标记的方法，从而实现在纳米尺度上测量RNA分子内和分子间的距离分布。该标记方法克服了传统RNA标记技术对RNA的长度和标记位点的限制，具有反应高效、纯化步骤简便和无需变性条件等优点，使得利用分子标尺技术对长链RNA的结构和构象动态开展研究成为可能。通过展示不同分子标尺技术在黄病毒RNA的结构和构象动态研究中的应用，不仅可更准确地理解黄病毒RNA的构象动态变化，也可为病毒性疾病的治疗提供新的靶点和策略。此外，相关方法的应用也有望推动RNA纳米技术的发展，为未来的生物医学研究提供更多可能性。

图. 基于NaM-TPT3非天然碱基系统的长链RNA位点特异性标记方法

　　该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和中国科学院先导项目等的资助。中国科学院生物物理研究所方显杨研究员为通讯作者，方显杨研究组的博士研究生张杰为第一作者。

　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.sbi.2024.102944

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（供稿：方显杨研究组）

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