“納米衛(wèi)星探索折疊空間”。CodyGeary的藝術(shù)家渲染展示了一顆RNA衛(wèi)星，探索折疊的可能性以及在納米醫(yī)學(xué)和合成生物學(xué)中的應(yīng)用。
RNA的單鏈性質(zhì)使其能夠通過折疊形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。利用RNA納米技術(shù)，開發(fā)了一種單鏈結(jié)構(gòu)(稱為RNA折紙)，專注于設(shè)計用于醫(yī)學(xué)和合成生物學(xué)應(yīng)用的自組裝RNA納米結(jié)構(gòu)。該過程通過類似折紙的核酸折疊形成納米結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在，在一項新的研究中，研究人員揭示了RNA折疊的規(guī)則和機(jī)制，這將使構(gòu)建更理想和功能性的RNA顆粒用于基于RNA的醫(yī)學(xué)成為可能。
作者指出，RNA折紙等方法已被用于“設(shè)計結(jié)構(gòu)RNA支架，以傳遞siRNA以在細(xì)胞中進(jìn)行基因敲除，結(jié)合凝血酶以起到抗凝劑的作用，在體內(nèi)表達(dá)和折疊，并作為蛋白質(zhì)支架調(diào)節(jié)基因表達(dá)。”他們表示，當(dāng)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)。
這項工作發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志上的論文《共轉(zhuǎn)錄RNA折紙的結(jié)構(gòu)、折疊和靈活性》中。”
該論文描述了如何使用RNA折紙技術(shù)來設(shè)計通過冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)表征的RNA納米結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡研究為RNA折紙的詳細(xì)結(jié)構(gòu)提供了寶貴的見解，從而可以優(yōu)化設(shè)計過程并產(chǎn)生更理想的形狀。
丹麥奧胡斯大學(xué)跨學(xué)科納米科學(xué)中心(iNANO)副教授EbbeSlothAndersen博士解釋道：“借助冷凍電鏡的精確反饋，我們現(xiàn)在有機(jī)會微調(diào)分子設(shè)計并構(gòu)建日益復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)。”。
奧爾胡斯大學(xué)化學(xué)系和iNANO教授JanSkovPedersen博士指出：“發(fā)現(xiàn)一種RNA分子的重折疊速度如此之慢，真是令人驚訝，因為折疊通常發(fā)生在不到一秒的時間內(nèi)。”
“我們希望能夠利用類似的機(jī)制在正確的時間和地點(diǎn)激活患者體內(nèi)的RNA療法，”EwanMcRae博士解釋道，他正在休斯敦衛(wèi)理公會研究所的RNA治療中心組建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矩形和圓柱體組合起來，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博士表示：“我設(shè)計的納米衛(wèi)星是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，事實證明，由于衛(wèi)星的柔性特性，很難用冷凍電鏡來表征，因此樣本被送往美國的一個實驗室，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，從而確定納米衛(wèi)星上動態(tài)太陽能電池板的位置。”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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