RNA的單鏈性質(zhì)使其易于通過折疊形成復雜的結(jié)構(gòu)。使用RNA納米技術(shù)，開發(fā)了一種單鏈結(jié)構(gòu)(稱為RNAorigami)，專注于設計用于醫(yī)學和合成生物學的自組裝RNA納米結(jié)構(gòu)。該過程通過核酸的折紙樣折疊產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在，在一項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了RNA折疊的規(guī)則和機制，這將使構(gòu)建更理想和功能性更強的RNA顆粒成為可能，用于基于RNA的醫(yī)學。
作者指出，RNA折紙等方法已被用于“設計結(jié)構(gòu)性RNA支架以遞送siRNA用于細胞中的基因敲低，結(jié)合凝血酶以發(fā)揮抗凝劑的作用，在體內(nèi)表達和折疊，以及作為蛋白質(zhì)支架調(diào)節(jié)基因表達。”他們說，目前的研究為改進RNA納米器件的設計周期提供了結(jié)構(gòu)基礎。
該論文描述了如何使用RNA折紙技術(shù)設計RNA納米結(jié)構(gòu)，并通過低溫電子顯微鏡(cryo-EM)對其進行表征。cryo-EM研究為RNA折紙的詳細結(jié)構(gòu)提供了寶貴的見解，從而優(yōu)化了設計過程并產(chǎn)生了更理想的形狀。
丹麥奧爾胡斯大學跨學科納米科學中心(iNANO)副教授EbbeSlothAndersen博士解釋說：“通過冷凍EM的精確反饋，我們現(xiàn)在有機會微調(diào)我們的分子設計并構(gòu)建越來越復雜的納米結(jié)構(gòu).
奧胡斯大學化學和iNANO系教授JanSkovPedersen博士指出：“發(fā)現(xiàn)一種RNA分子能夠如此緩慢地重新折疊，真是令人驚訝，因為折疊通常在不到一秒的時間內(nèi)發(fā)生。”
“我們希望能夠利用類似的機制在患者體內(nèi)正確的時間和地點激活RNA療法，”EwanMcRae博士解釋說，他正在休斯頓衛(wèi)理公會研究所的RNA治療中心開始自己的研究小組在德克薩斯州。
為了演示復雜形狀的形成，研究人員受哈勃太空望遠鏡的啟發(fā)，將RNA矩形和圓柱體組合在一起，創(chuàng)建了一個多域“納米衛(wèi)星”形狀。
奧爾胡斯大學助理教授CodyGeary博士說：“我設計納米衛(wèi)星作為RNA設計如何讓我們探索折疊空間(折疊的可能性空間)和細胞內(nèi)空間的象征，因為納米衛(wèi)星可以在細胞中表達，”iNANO，最初開發(fā)了RNA折紙方法。
然而，由于其靈活的特性，衛(wèi)星被證明很難用低溫EM表征，因此樣品被送到美國的一個實驗室，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)!但是通過使用我們的IPET方法，我們能夠表征單個粒子的3D形狀，從而確定動態(tài)太陽能電池板在納米衛(wèi)星上的位置，”納米結(jié)構(gòu)成像和操縱科學家GaryRen博士說。位于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用于醫(yī)學和合成生物學的RNA分子的合理設計。由諾和諾德基金會支持的一個新的跨學科聯(lián)盟COFOLD將繼續(xù)研究RNA折疊過程。
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