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納米衛(wèi)星藝術(shù)渲染圖。圖片來源：丹麥奧爾胡斯大學(xué)

RNA分子可以折疊成復(fù)雜的分子機器。受天然RNA機器的啟發(fā)，丹麥奧爾胡斯大學(xué)研究人員開發(fā)了一種名為“RNA折紙”的方法，這使得人工設(shè)計出從單一RNA支架折疊而來的納米結(jié)構(gòu)成為可能。

發(fā)表在新一期《自然·納米技術(shù)》上的這篇研究論文描述了如何使用RNA折紙技術(shù)來設(shè)計RNA納米結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)由丹麥低溫電子顯微鏡(Cryo-EM)表征。利用Cryo-EM，研究人員能微調(diào)分子設(shè)計，構(gòu)建越來越復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)。

一個RNA圓柱體樣本包含兩個非常不同的形狀，通過在不同的時間凍結(jié)樣本，這兩個形狀之間會明顯發(fā)生轉(zhuǎn)變。研究人員實時觀察到這種轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)折疊轉(zhuǎn)變發(fā)生在大約10小時后。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種所謂的的“折疊陷阱”現(xiàn)象，即RNA在轉(zhuǎn)錄過程中被捕獲，然后才被釋放。

研究人員表示，折疊通常在不到一秒的時間內(nèi)完成，RNA分子折疊的速度如此之慢令人驚訝。他們希望能夠利用類似機制，在恰當(dāng)?shù)臅r間和地點為患者實施RNA療法。

團(tuán)隊在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的啟發(fā)下，將RNA矩形和圓柱體結(jié)合在一起，創(chuàng)造了一個多域的“納米衛(wèi)星”，利用它可以探索RNA的折疊空間，并通過電子斷層掃描技術(shù)確定了單個粒子的3D結(jié)構(gòu)。

這種對RNA起源的研究，有助于改進(jìn)用于醫(yī)學(xué)和合成生物學(xué)的RNA分子的設(shè)計，未來，來自計算機科學(xué)、化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)的科研人員將能以更高的時間分辨率設(shè)計、模擬和測量折疊。

關(guān)鍵詞： 研究人員 奧爾胡斯大學(xué) 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡 成為可能 納米技術(shù)