研究人员发现了大型无蛋白RNA结构

核糖核酸（RNA）分子可能以将DNA中编码的遗传信息运送到细胞的蛋白质工厂而闻名，但这些分子不仅仅是蛋白质生产的中间人。事实上，一些RNA分子根本不编码蛋白质，而是在细胞中发挥各种其他重要功能，如调节基因表达和催化化学反应。然而，许多非编码RNA的功能仍然神秘。

现在，斯坦福大学、能源部SLAC国家加速器实验室和美国国立卫生研究院的研究人员在寻找有关细菌细胞中大量产生的三种非编码RNA分子作用的线索时，偶然发现了完全由RNA组成的出乎意料的奢侈多链复合物，该团队在《自然》杂志上报道了这一发现。

“我们发现这些RNA折叠成美丽的对称复合物，没有任何蛋白质或其他分子来支持它们。这是我们以前在自然界中从未见过的，”斯坦福大学研究生兼主要作者Rachael Kretsch说。

研究人员表示，这一发现扩展了我们目前对RNA如何组装成大型复杂结构的理解，甚至可能激发用于生物医学或生物技术目的的类似结构的设计。

研究人员发现非编码RNA功能的一种方法是在细胞中去除它。细胞随后死亡的方式可以提供有关RNA功能的信息。但这种方法不适用于这里研究的三种特定的RNA，因为细胞可以在没有它们的情况下存活。

为了深入了解它们的生物学功能，研究小组决定分析RNA分子的3D结构。他们将样本带到SLAC，在那里他们使用低温电子显微镜（cryoEM）产生分子的详细图像。

对于每种RNA，研究小组希望图像显示分子的一条链被折叠成紧凑的结构。相反，他们看到了由同一RNA的多条链组成的不熟悉的大型复合物——如果没有蛋白质的支持，他们不知道这些结构是可能的。

其中两个RNA组装成分别由8条和14条链组成的笼状结构，这些形状表明这些RNA复合物可能在其中携带某些东西。在第三个RNA分子中，两条链“亲吻”形成一个菱形支架，该支架可能用作传感器，在某些条件下形成亲吻，在其他条件下破裂。

“与蛋白质数据库中的蛋白质组装结构相比，仅含RNA的组装结构相对较少。这些研究进一步证明了冷冻电镜在确定这些研究不足的大分子的分子结构方面的能力，为寻找其生物学功能奠定了基础，”SLAC和斯坦福大学教授、SLAC斯坦福同步辐射光源（SSRL）冷冻电镜和生物成像部门主任Wah Chiu说。

接下来，研究人员想弄清楚RNA结构是否真的与细胞内的其他分子相互作用，以了解更多关于其潜在生物学功能的信息。

斯坦福大学医学院生物化学教授、联合首席研究员Rhiju Das说：“以前没有人知道这些华丽的RNA分子在做什么。这些意想不到的结构表明，RNA可能是笼子或传感器，正在激发新的生物实验和医学应用。”。

除了加深我们对RNA在生物学中作用的理解外，这项研究还为给定RNA序列可以折叠成的3D结构提供了新的见解。能够预测这些结构可以帮助设计用于各种应用的RNA分子，如药物输送和医学成像，但研究人员目前缺乏这种可靠的预测能力。Kretsch说：“我认为这项工作提供了丰富的数据，可以提高我们预测RNA如何折叠的能力，并使我们能够实际设计给定折叠的RNA。”。p