RNA二級結(jié)構(gòu)測序新技術(shù)解析Dicer結(jié)合與切割底物的RNA結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
RNA結(jié)構(gòu)是RNA的調(diào)控與功能的基礎(chǔ)。過去科學家們使用X-ray晶體衍射、NMR、冷凍電鏡等生物物理的手段，解析了許多RNA三維結(jié)構(gòu)，揭示了RNA發(fā)揮不同功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。隨著二代測序技術(shù)的發(fā)展，研究者結(jié)合化學修飾與高通量測序開發(fā)了許多高通量探測全轉(zhuǎn)錄組RNA二級結(jié)構(gòu)的技術(shù)，并應用于RNA結(jié)構(gòu)與RNA相關(guān)調(diào)控的功能研究中，揭示出RNA結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中的廣泛作用。張強鋒課題組一直致力于RNA結(jié)構(gòu)的研究，將RNA結(jié)構(gòu)探測技術(shù)應用于不同亞細胞空間定位 (Sun et al., 2019)、早期胚胎發(fā)育不同時期 (Shi et al., 2020)RNA結(jié)構(gòu)圖譜的刻畫以及寨卡病毒 (Li et al., 2018)、新冠病毒 (Sun et al., 2021)RNA基因組結(jié)構(gòu)的解析。
然而目前已有的高通量探測RNA二級結(jié)構(gòu)技術(shù)捕獲的RNA結(jié)構(gòu)信息并不完整。由于現(xiàn)有的技術(shù)依賴于逆轉(zhuǎn)錄終止位點獲得結(jié)構(gòu)信息，因此RNA 3’末端的結(jié)構(gòu)信息發(fā)生缺失。為解決這一問題，張強鋒課題組開發(fā)了基于逆轉(zhuǎn)錄突變的探測全長RNA二級結(jié)構(gòu)的技術(shù)—icSHAPE-MaP（圖1a），可以獲得片段較短的RNA（例如pre-miRNA）或者RNA功能元件（通常片段較短）的完整結(jié)構(gòu)信息。該研究工作將icSHAPE-MaP與免疫共沉淀相結(jié)合應用于刻畫Dicer結(jié)合底物的二級結(jié)構(gòu)圖譜；優(yōu)化了miRbase數(shù)據(jù)庫中pre-miRNA的二級結(jié)構(gòu)模型；發(fā)現(xiàn)Dicer對于不同結(jié)構(gòu)類型的底物具有結(jié)合與切割的偏好性；并使用icSHAPE-MaP得到的結(jié)構(gòu)信息為約束對pre-miRNA進行更符合生理狀態(tài)的三級結(jié)構(gòu)建模，發(fā)現(xiàn) Dicer選擇切割位點的偏好空間距離（圖1b）。
圖1. 基于逆轉(zhuǎn)錄突變的全長RNA二級結(jié)構(gòu)探測技術(shù)icSHAPE-MaP（a）及其在Dicer結(jié)合底物結(jié)構(gòu)圖譜解析中的應用（b）。
該研究工作于2021年6月8日在Nature Communications雜志上在線發(fā)表，題為：對RNA結(jié)構(gòu)的探測揭示了Dicer對底物的結(jié)合及切割的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（RNA structure probing reveals the structural basis of Dicer binding and cleavage），清華大學生命科學學院張強鋒副教授與美國斯坦福大學醫(yī)學院Mark A. Kay教授為該文章的共同通訊作者；美國斯坦福大學醫(yī)學院博士后羅慶軍、清華大學生命科學學院博士生張勁松、李盼為該文章的共同第一作者。該研究工作獲得國家自然科學基金委、科技部重點研發(fā)計劃、北京市結(jié)構(gòu)生物學高精尖創(chuàng)新中心、清華-北大生命聯(lián)合中心等資助。
原文鏈接為：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23607-w。
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