冷冻电镜下的重大发现——自然形成的华丽 RNA 复合物

时间:2025年5月7日
来源:Nature

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众多天然 RNA 家族被认为能形成重要生物结构,但未得到实验证实。研究人员利用冷冻电镜解析了三种大型华丽细菌 RNA 的三维结构,GOLLD、ROOL 和 OLE RNA 形成独特寡聚复合物。这表明大型 RNA 四级结构有重要生物学意义,无需蛋白质参与就能组装。

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有数以千计的天然 RNA 家族此前已被推测可以形成具有生物学重要意义的结构,但尚未通过实验得到验证。在本文中,我们利用冷冻电子显微镜(分辨率在 2.9-3.1 A˚ 之间),解析了三种大型复杂细菌 RNA 的三维结构。 这些 RNA 分别被命名为巨型、复杂、湖生和乳酸菌目源(GOLLD)、瘤胃源、复杂、大型(ROOL)以及复杂大型嗜极(OLE)RNA,在之前已表征的天然 RNA 分子中绝无仅有。GOLLD、ROOL 和 OLE RNA 可形成同源寡聚复合物,其化学计量数在低于细胞内预期浓度的条件下仍能得以保留。其中,OLE RNA 形成一种二聚体复合物,其具有贯穿两个单体的长共轴管道。GOLLD 和 ROOL 则分别形成独特的 RNA 仅多聚体纳米笼,其直径大于核糖体,内部除一个无序环外别无他物。广泛的分子内及分子间 A 小沟相互作用、亲吻环、一种不寻常的 A-A 双螺旋以及其他相互作用共同稳定了这三种复合物。对这些大型 RNA 的序列协变分析揭示出分子间相互作用在进化上的保守性,有力地证明了大型、复杂 RNA 四级结构的生物学重要性,此类结构无需蛋白质参与即可自行组装。

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