新研究“點亮”熒光RNA成像的結構機制
時間：2024-05-22 來源：中國科學報
5月17日，中國科學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》上發表研究論文，揭示熒光點亮RNA適配體RhoBAST結合與激活熒光團TMR-DN的機制，為理性設計和優化這一重要的FLAP系統提供了機制見解。
在活細胞中對生物大分子如蛋白質和RNA等進行時空定位和追蹤，對于理解它們的生物學功能和揭示其機制至關重要。目前，熒光點亮RNA適配體(FLAP)被認為是強有力的活細胞RNA熒光成像工具。其中，RhoBAST是一種表現優異的FLAP成像工具，可以結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出優異的性能，但其結合和激活熒光染料的結構機制還不清楚。
研究人員首先應用X射線晶體學解析了RhoBAST與TMR-DN復合物的高分辨率結構，發現RhoBAST折疊成一種四分支結構，整體結構類似于不對稱的“A”字形。研究發現，RhoBAST的結構剛性以及半開放的結構口袋的特征可能還賦予它與配體快速交換的動力學性能，其要比其它FLAP如pepper系統至少快兩個數量級以上，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出優良的光學性質。
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模擬方法表征了TMR-DN在自由態以及與RhoBAST結合狀態下的構象空間。結果表明，無論是自由還是結合狀態下，TMR-DN都呈現出一種高度動態的構象特征，其中接觸-非堆疊構象占據所有接觸類型中的多數。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48478-9
