Science新突破：RNA折纸技术诞生

　　

生物通报道：Aarhus大学和加州理工的科学家们发明了RNA折纸技术（RNA origami），将一条RNA链编织成为多种复杂的结构。这一突破性成果发表在本周的Science杂志上。

与现有DNA折纸技术不同的是，RNA折纸需要RNA聚合酶的参与，大量RNA可以同时折叠成指定形状。另外，RNA折纸可以在活细胞中进行，利用细胞中的酶进行生产。

研究人员通过3D模型和计算机软件进行RNA折纸的设计，然后合成编码RNA链的DNA（基因）。在这些DNA中简单添加RNA聚合酶，RNA折纸就能自动进行，这一过程可以在原子力显微镜下观察到。

为了展示这一技术，研究人员将RNA折叠成为蜂巢结构，当然RNA折纸还可以形成许多其他的结构。“蜂巢状结构在显微镜下很容易观察到。我们甚至捕捉到了聚合酶制造RNA组装蜂巢的过程，它们看起来就像是一群小蜜蜂。”Aarhus大学的博士后Cody Geary说。

DNA折纸已经差不多有十年历史了，然而RNA与DNA相比有着一些重要的优势。“DNA折纸很难写入生物的基因组。而RNA折纸可以作为一个基因存在，然后由RNA聚合酶转录成RNA，” DNA折纸技术的发明者，加州理工的Paul Rothemund教授解释道，他也是这项新研究的作者之一。

“DNA折纸技术成本高，而且只能在细胞外进行。但RNA折纸能够大量生产，我们只需要培养携带着相应基因的细菌。”Rothemund补充道。（延伸阅读：Science：华人DNA“建筑师”的新成果）

“这一技术目前的主要应用是，为蛋白等微观部件搭建脚手架。例如在这种脚手架的基础上建立微观的化工厂，”文章的通讯作者，Aarhus大学的助理教授Ebbe Andersen说。

RNA怎样折叠？

RNA由A、U、C、G组成，单链RNA可以在碱基配对的基础上折叠起来。RNA中的最强配对是G-C、A-U和G-U，不过RNA也能形成其他的配对。DNA只能是G-C和A-T配对，因此RNA的功能性更强，设计起来也更为复杂。天然RNA本来就会自我折叠，形成复杂的功能性结构。研究人员根据这些天然结构，鉴定了由A、U、C、G组成的3D模块，然后将这些模块当作积木，进而实现RNA折纸。

怎样设计RNA折纸？

RNA折纸的设计是在计算机的帮助下完成的。设计者将RNA螺旋和3D模块结合起来，在3D模拟环境中组成一条链，然后通过计算机软件决定剩余的序列。研究者将这个RNA序列转换为DNA，并合成相应的DNA链。这时RNA聚合酶就可以根据DNA序列，生成大量设计好的RNA结构。

 

生物通编辑：叶予

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