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性命學院薛毅課題組在化學位移展望與RNA瞬態二級布局的研討中獲得停頓

2022-03-15 18:47:00

化學位移是核磁共振(NMR)中最主要的物理觀丈量。它的數據獲得相稱便利,丈量的切確度和可反復性都很高,并且對生物大份子的布局變更很是敏感,是以成為獲得大份子的布局和靜態信息的主要數據來歷。幾十年來,若何切確展望化學位移一向是NMR研討中的一個根本并且關頭的題目。一個切確的化學位移展望東西不只可以或許或許簡化龐雜的譜峰指認任務,更主要的是,它在生物大份子的布局剖析和基于嘗試數據的布局建模方面有龐大的操縱代價。今朝對卵白質的化學位移展望已有良多研討,可是對RNA的化學位移展望卻較著滯后,出格是缺少靠得住的針對RNA亞氨基團的展望東西。

清華大學性命迷信學院薛毅課題組一向努力于利用以核磁共振為主的嘗試手藝并連系計較方式來研討生物大份子的布局與靜態。亞氨基團是對RNA停止核磁丈量的主要檢測“探針”,可是切確展望其化學位移展望具備較大的難度。在本項研討中,他們發明對RNA的A型螺旋區,一個亞氨基的化學位移是由其地點的配對和緊鄰的高低兩對配對所配合決議的。如許的三對持續堿基對可以或許簡稱為堿基對三聯體。經由過程收羅幾十個發卡RNA樣品的化學位移數據,并將這些新數據與核磁大眾數據庫的已稀有據連系,他們獲得了一個從堿基對三聯體查問亞氨基化學位移的查問表,該表可以或許或許用來展望處于堿基對三聯體中間的亞氨基的化學位移,并具備很高的展望切確度(圖1)。他們還發明差別的堿基對三聯體之間化學位移的差別可以或許或許經由過程半經歷性模子的計較獲得很好的詮釋。進一步,他們操縱半經歷性模子計較了局部非典范布局元件的亞氨基化學位移,也到達了相稱高的展望切確度。這證明半經歷計較模子將來無望可以或許或許被用來展望更龐雜RNA布局的化學位移。最初,他們還展現了該化學位移展望方式的一個利用實例,即用來肯定RNA瞬態的二級布局。他們經由過程利用15N R1r和1HN CEST核磁弛豫彌散嘗試,并連系亞氨基化學位移展望方式,勝利考證了P5abc RNA瞬態的二級布局,并且證明了之前研討中展望的G?G堿基錯配的存在。

圖1. a) “堿基對三聯體”的界說;b) 發卡RNA的二級布局;c) 化學位移展望值與嘗試值的相干性(練習集);d) 化學位移展望值與嘗試值的相干性(測試集)。


該研討任務2021年3月11日在《天然通信》(Nature Communications)刊物上頒發,題為“RNA化學位移的展望及其在研討RNA瞬態布局上的操縱”(Chemical Shift Prediction of RNA Imino Groups: Application toward Characterizing RNA Excited States)。清華大學性命迷信學院薛毅研討員為本文通信作者,性命迷信學院已畢業的博士生王艷嬌為本文第一作者,性命迷信學院博士生韓鴿和科研助理姜修英到場了局部任務,北京大學藥學院宇文恬然研討員在核磁嘗試的脈沖序列和嘗試設置上供給了主要贊助。本研討獲得了清華-北大性命迷信結合中間和北京市布局生物學高精尖立異中間的基金撐持。核磁嘗試數據的收羅在清華大學卵白質研討中間核磁平臺實現。


原文鏈接為:http://www.nature.com/articles/s41467-021-21840-x。