新研究“點亮”熒光RNA成像的結(jié)構(gòu)機制
5月17日，中國科學(xué)院生物物理研究所方顯楊研究組與動物研究所李幸研究組合作在《自然-通訊》上發(fā)表研究論文，揭示熒光點亮RNA適配體RhoBAST結(jié)合與激活熒光團TMR-DN的機制，為理性設(shè)計和優(yōu)化這一重要的FLAP系統(tǒng)提供了機制見解。
在活細(xì)胞中對生物大分子如蛋白質(zhì)和RNA等進行時空定位和追蹤，對于理解它們的生物學(xué)功能和揭示其機制至關(guān)重要。目前，熒光點亮RNA適配體(FLAP)被認(rèn)為是強有力的活細(xì)胞RNA熒光成像工具。其中，RhoBAST是一種表現(xiàn)優(yōu)異的FLAP成像工具，可以結(jié)合并激活一種接觸淬滅型羅丹明衍生物TMR-DN，并在RNA的超分辨率成像中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但其結(jié)合和激活熒光染料的結(jié)構(gòu)機制還不清楚。
研究人員首先應(yīng)用X射線晶體學(xué)解析了RhoBAST與TMR-DN復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)RhoBAST折疊成一種四分支結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)類似于不對稱的“A”字形。研究發(fā)現(xiàn)，RhoBAST的結(jié)構(gòu)剛性以及半開放的結(jié)構(gòu)口袋的特征可能還賦予它與配體快速交換的動力學(xué)性能，其要比其它FLAP如pepper系統(tǒng)至少快兩個數(shù)量級以上，因此可以通過與溶液中新鮮配體的快速交換來很好地避免光漂白問題，使其在熒光超分辨成像展現(xiàn)出優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)。
為了更好理解RhoBAST對TMR-DN的激活機制，研究人員采用增強采樣的分子動力學(xué)模擬方法表征了TMR-DN在自由態(tài)以及與RhoBAST結(jié)合狀態(tài)下的構(gòu)象空間。結(jié)果表明，無論是自由還是結(jié)合狀態(tài)下，TMR-DN都呈現(xiàn)出一種高度動態(tài)的構(gòu)象特征，其中接觸-非堆疊構(gòu)象占據(jù)所有接觸類型中的多數(shù)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48478-9
