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Cell杂志:RNA结构探测技术

将化学探针与高通量测序相结合,就形成了一种灵活的方法可以揭示与细胞功能相关的RNA结构的作用机制。科学家们采用各种化学探针,这些每种化学探针都能报告RNA分子的不同特征,通过通用的工具包就可以研究体内和体外RNA结构以及与其他分子的相互作用了。Cell杂志“RNA Structure Probing Technologies”介绍了相关的研究成果。

超灵敏RNA二级结构预测工具

RNA与DNA指挥生命体生产所需蛋白,DNA包含遗传信息,RNA将信息的编码指令传递给细胞内的蛋白质制造点。

DNA主要是完全碱基配对的双螺旋结构,相对DNA二级结构,RNA序列形成的结构更复杂。RNA互补碱基对形成的保守二级结构有时甚至比序列本身重要。RNA二级结构类型包括单链RNA、配对的双链RNA螺旋、茎环或发卡、内饰环、突环和接触或多环等。现有的RNA二级结构预测工具不能准确地发现和描述假结(pseudoknot)、相吻发卡(kissing hairpin)和发卡-突环接触(hairpin)等结构。

这款名为“bpRNA”的软件是一款强大的RNA二级结构的大数据注释工具。它能解析RNA结构,包括复杂的假节。所以你最终将得到一个客观的、精确的、容易理解的,以及包括所有茎、环和假结信息的描述,还可以得到每个结构的定位、序列和侧翼碱基对。它将方便大规模地研究RNA结构。

RNA二级结构的新技术:SHAPE

RNA在生物学系统中有着举足轻重的作用,它不仅将DNA的遗传信息传递给蛋白,还调控了各种生物学过程。单链RNA就像一条胶带,可以折叠起来通过碱基互补配对形成二级结构,这样的3D结构决定着RNA的功能。

用于结构分析的传统技术(比如X射线晶体衍射)一般比较麻烦,“而且一次只能用于一个RNA,”斯坦福大学的Howard Chang教授说。

为了同时研究多个RNA的二级结构,人们想到用化学修饰来区分未配对的核苷酸。通过RNA测序分析RNA的碱基修饰模式(即碱基配对状态),就可以知道RNA分子是如何折叠的。不过,这类全转录组分析技术还存在较大的局限:要么只能靶标四种核苷酸中的两个,要么只能用于体外研究。

Chang教授及其同事首次开发了可以在活细胞中全面分析RNA二级结构的新技术,SHAPE(selective 2'-hydroxyl acylation and profiling experiment)。

SHAPE分析首先是用NAI-N3修饰未配对的核苷酸,然后让生物素与NAI-N3结合,通过链霉亲和素磁珠回收修饰过的RNA。将这些RNA切割成小片段进行测序,可以揭示哪些核苷酸被修饰(也就是未配对),哪些核苷酸未被修饰(也就是配对或者结合蛋白)。

据介绍, SHAPE技术不仅可以在活细胞内修饰所有核苷酸,还可以富集被修饰的RNA,进一步提高信噪比。

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