多虧了折紙方法，RNA納米結(jié)構(gòu)可以改進(jìn)很多倍

RNA的單鏈性質(zhì)使其易于通過折疊形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。使用RNA納米技術(shù)，開發(fā)了一種單鏈結(jié)構(gòu)(稱為RNAorigami)，專注于設(shè)計用于醫(yī)學(xué)和合成生物學(xué)的自組裝RNA納米結(jié)構(gòu)。該過程通過核酸的折紙樣折疊產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，在一項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了RNA折疊的規(guī)則和機制，這將使構(gòu)建更理想和功能性更強的RNA顆粒成為可能，用于基于RNA的醫(yī)學(xué)。

作者指出，RNA折紙等方法已被用于“設(shè)計結(jié)構(gòu)性RNA支架以遞送siRNA用于細(xì)胞中的基因敲低，結(jié)合凝血酶以發(fā)揮抗凝劑的作用，在體內(nèi)表達(dá)和折疊，以及作為蛋白質(zhì)支架調(diào)節(jié)基因表達(dá)。”他們說，目前的研究為改進(jìn)RNA納米器件的設(shè)計周期提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

該論文描述了如何使用RNA折紙技術(shù)設(shè)計RNA納米結(jié)構(gòu)，并通過低溫電子顯微鏡(cryo-EM)對其進(jìn)行表征。cryo-EM研究為RNA折紙的詳細(xì)結(jié)構(gòu)提供了寶貴的見解，從而優(yōu)化了設(shè)計過程并產(chǎn)生了更理想的形狀。

丹麥奧爾胡斯大學(xué)跨學(xué)科納米科學(xué)中心(iNANO)副教授EbbeSlothAndersen博士解釋說：“通過冷凍EM的精確反饋，我們現(xiàn)在有機會微調(diào)我們的分子設(shè)計并構(gòu)建越來越復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu).

奧胡斯大學(xué)化學(xué)和iNANO系教授JanSkovPedersen博士指出：“發(fā)現(xiàn)一種RNA分子能夠如此緩慢地重新折疊，真是令人驚訝，因為折疊通常在不到一秒的時間內(nèi)發(fā)生。”

“我們希望能夠利用類似的機制在患者體內(nèi)正確的時間和地點激活RNA療法，”EwanMcRae博士解釋說，他正在休斯頓衛(wèi)理公會研究所的RNA治療中心開始自己的研究小組在德克薩斯州。

為了演示復(fù)雜形狀的形成，研究人員受哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的啟發(fā)，將RNA矩形和圓柱體組合在一起，創(chuàng)建了一個多域“納米衛(wèi)星”形狀。

奧爾胡斯大學(xué)助理教授CodyGeary博士說：“我設(shè)計納米衛(wèi)星作為RNA設(shè)計如何讓我們探索折疊空間(折疊的可能性空間)和細(xì)胞內(nèi)空間的象征，因為納米衛(wèi)星可以在細(xì)胞中表達(dá)，”iNANO，最初開發(fā)了RNA折紙方法。

然而，由于其靈活的特性，衛(wèi)星被證明很難用低溫EM表征，因此樣品被送到美國的一個實驗室，在那里他們專門通過電子斷層掃描(IPET方法)確定單個粒子的3D結(jié)構(gòu).

“RNA衛(wèi)星是一個巨大的挑戰(zhàn)!但是通過使用我們的IPET方法，我們能夠表征單個粒子的3D形狀，從而確定動態(tài)太陽能電池板在納米衛(wèi)星上的位置，”納米結(jié)構(gòu)成像和操縱科學(xué)家GaryRen博士說。位于加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實驗室的分子鑄造廠。

RNA折紙的研究有助于改進(jìn)用于醫(yī)學(xué)和合成生物學(xué)的RNA分子的合理設(shè)計。由諾和諾德基金會支持的一個新的跨學(xué)科聯(lián)盟COFOLD將繼續(xù)研究RNA折疊過程。

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