冷冻电子显微镜研究RNA结构的进展

核糖核酸(RNA)在生命的中心法则中扮演着承上启下的重要角色:它既携带遗传信息,又可以折叠成三维结构,在生命过程中发挥基因表达调控、催化化学反应等多种重要功能.例如,核糖体中的肽键生成反应完全由RNA催化完成.因此, RNA世界假说提出RNA早于DNA和蛋白质出现,作为生命起源的生物大分子.然而,相比于蛋白质,对RNA三维结构的研究还非常匮乏.在有限的RNA结构数据中,大部分是RNA与蛋白质的复合物(ribonucleoprotein, RNP).本文聚焦运用冷冻电子显微镜(冷冻电镜)对RNA三维结构与功能进行研究的最新进展,包括核酶、核糖开关和病毒因子等,阐明RNA结构研究的意义.同时比较了包括冷冻电镜、X射线晶体学、核磁共振等RNA结构解析方法的优势和挑战.最后展望该领域研究的基础和转化应用前景.