中国科学技术大学最新Nature论文:张凯铭团队等首次解析RNA结构中的复杂水网络 |
![]() |
来源:生物世界 2025-03-15 09:40
该研究首次系统揭示了 RNA 内部水网络的复杂性与动态性,为理解 RNA 折叠、催化及溶剂效应提供了原子级视角。国际顶尖学术期刊Nature以加速上线形式发表了来自中国科学技术大学张凯铭、斯坦福大学Rhiju Das、Wah Chiu团队的题为:Complex water networks visualized by cryogenic electron microscopy of RNA的研究论文。
该研究展示了一种通过冷冻电镜图密度、和化学指标以及分子动力学模拟来揭示围绕生物分子(RNA)的刚性水和柔性水的方法,揭示了 RNA 结构中的复杂水网络,拓展了冷冻电镜在捕捉动态水网络方面的潜力。这些发现不仅增进了对 RNA 结构稳定性和功能的理解,也标志着 RNA 结构生物学研究进入新阶段,还为未来研究生物分子水合作用提供了新的方法学参考。
1982 年,Thomas Cech在四膜虫中发现了一种没有蛋白质参与的具备酶催化活性的 RNA 核酶(Ribozyme),他也因这一发现获得了 1989 年诺贝尔化学奖。
在这项最新研究中,研究团队通过冷冻电镜(cryo-EM)对高度水合分子 四膜虫核酶上的水进行了研究,其分辨率分别为 2.2埃 和 2.3 埃。
研究团队通过采用结合可分辨性和化学参数的分割引导的水和离子建模(SWIM)方法,自动对核酶的核心中的水分子和镁离子(Mg2+)进行了建模和交叉验证,从而发现了 RNA 周围的复杂水网络。
刚性结合水:在 RNA 核心区域(如P4-P6结构域)观察到高度有序的水分子,介导 RNA 非经典相互作用(如碱基间氢键桥接),验证了 X 射线晶体学中已知的水位点,并发现多个新的水位点。
动态柔性水:在非区域,冷冻电镜密度与分子动力学模拟的扩散水网络高度吻合,表明这些区域存在高流动性的柔性水分子,传统原子模型难以捕捉。
该研究首次系统揭示了 RNA 内部水网络的复杂性与动态性,为理解 RNA 折叠、催化及溶剂效应提供了原子级视角。表明了水分子不仅仅是RNA折叠的溶剂,还在RNA的结构稳定性、催化活性和功能调控中发挥重要作用,特别是RNA核心区域的复杂水网络,可能是RNA能够在生理条件下稳定并高效催化的关键。
该研究还提供了一种新的RNA结构研究思路,结合冷冻电镜、分子动力学模拟和自动化水分子建模,为RNA的功能研究开辟了新的方向。这一突破也可能对RNA药物设计、RNA生物传感器等领域产生深远影响。
此外,该研究还证明了冷冻电镜不仅能解析刚性水,还能通过密度特征反映动态水网络,推动了冷冻电镜在动态溶剂化研究中的应用边界,为理解 水-生物分子 相互作用提供了新范式。
版权声明 本网站所有注明“来源:100医药网”或“来源:bioon”的文字、图片和音视频资料,版权均属于100医药网网站所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任。取得书面授权转载时,须注明“来源:100医药网”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。 87%用户都在用100医药网APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->

- 相关报道
-
- 研究人员联合破解多发性骨髓瘤耐药难题,血清检测新技术可助力个体化精准治疗 (2025-04-23)
- 国内多家医疗机构携手研究,测算报道中国帕金森患者疾病负担数据 《中国帕金森病报告2025》正式发布 (2025-04-23)
- Nat Commun:揭示寨卡病毒破坏人体免疫防御机制 (2025-04-23)
- Nature系列综述:赵方庆团队综述 AI 驱动的环状RNA发现 (2025-04-23)
- 睡前运动越猛,睡眠越崩?Nat Commun4万人数据:高强度运动若在睡前4小时内结束,将引发入睡延迟、睡眠缩水、心率紊乱三重暴击! (2025-04-23)
- 《科学》:科学家发现新的潜在帕金森病相关基因变异,与溶酶体功能障碍有关! (2025-04-23)
- Gut:清了幽门螺杆菌,还是得关注胃癌风险!科学家发现,RIMS1甲基化水平最高的人,根治幽门螺杆菌后,患胃癌风险仍升高470% (2025-04-23)
- 罗莉霞团队发表提升白内障术后视觉质量的原创性论著 (2025-04-23)
- Mol Cell:STING蛋白或能帮助修复细胞中溶酶体的功能,有望帮助开发神经退行性疾病新疗法 (2025-04-23)
- "筛查新方案启航,公益行动助力" (2025-04-22)
- 视频新闻
-
- 图片新闻
-
医药网免责声明:
- 本公司对医药网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性;您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。本公司,有权但无此义务,改善或更正所刊登信息任何部分之错误或疏失。
- 凡本网注明"来源:XXX(非医药网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本网转载其他媒体之稿件,意在为公众提供免费服务。如稿件版权单位或个人不想在本网发布,可与本网联系,本网视情况可立即将其撤除。联系QQ:896150040