《自然》：科学家找到RNA结构“字母表”

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加拿大科学家的一项最新研究，摸索出了有关核糖核酸（RNA）结构的“字母表”，利用它可以方便地根据基因测序数据推断出RNA的三维结构。新成果无疑为人们提供了新的工具，来加深对RNA这一类重要细胞调节器的理解。相关论文发表在3月6日的《自然》杂志上。

  

单链RNA的折叠形态取决于组成它的核苷酸间的相互作用。RNA建模的经典方法有一个重大缺陷——它只能考虑到规范的A-U和G-C以及不定的G-U碱基对，也就是核苷酸面对面的情况。而在非经典的Hoogsteen氢键和糖相互作用中，核苷酸是并排或者上下排列的，这时传统的规则的表现就不甚理想了。其结果往往是不完善或者错误的模型，从而误导研究人员。

  

为了解决这一问题，由加拿大蒙特利尔大学免疫与癌症研究所项目负责人、计算机系教授Fran鏾is Major领导的生物信息学研究小组在最新的研究中，从根本上提出了一种不同的RNA建模方法，即用一系列核苷酸循环基序（nucleotide cyclic motifs，简称NCM，由若干核苷酸通过特定相互作用形成的最基本结构单元）来定义RNA结构，该基序包含了相邻核苷酸之间所有可能的相互作用。

  

研究人员得到的一个“字母表”名为MC-Fold，它能够系统地将不同基序分配给各个序列片断，并根据在已知结构中出现的频率选择出最可能的一个。而另一个名为MC-Sym的“字母表”这时会将选择出的基序装配起来，装配同时会考虑到各种从已知结构中确定的限制条件。

  

Major表示，“利用NCM系统可以让我们更好地获得RNA分子的三维结构。与热力学方法相比，利用我们的‘字母表’出现假阳性的情况更少，这种改进是基于NCM集成了更多碱基配对的上下关联信息（context-dependent information）。”

  

RNA在生物学和医学研究中不断增加的重要性，意味着这一新的建模规则大有用武之地。比如，研究人员在文章中就展示了该工具可以用于HIV病毒（属于RNA病毒）研究。

  

此外，研究人员还能利用MC-Fold和MC-Sym鉴别miRNAs，它们是一类重要的调控分子，也是当前生物医学研究的热点。考虑到目前仅根据短短的序列十分难以确定这些小RNA分子，新的研究应当是一项重要的突破。