【3.3.2】RNA的三级结构

细胞内的RNA行使多种生物功能,从充当运载氨基酸的tRNA,到作为生物催化剂的核酶。显然,其丰富的功能需要复杂的三维结构的支持。与蛋白质一样,RNA三级结构的形成也是通过折叠实现的。正如蛋白质会在二级结构的基础上形成各种结构模体(motif),然后再进一步折叠成特定的三维结构一样,许多RNA分子在折叠的时候,也是先形成一些相对独立的二级结构,再由一些二级结构组装成模体。在形成模体的时候,涉及到许多非Watson-Crick碱基对以及与核糖2′-羟基有关的氢键。此外,很多RNA的折叠与蛋白质的折叠一样,需要分子伴侣的帮助。但催化RNA折叠的分子伴侣一般叫RNA伴侣(RNA chaperone)。 然而,与蛋白质折叠不同的是,RNA在折叠的时候,其主链在生理pH下带有高度的负电荷(构成蛋白质肽链的主链不带电荷),同种电荷之间的排斥显然不利于RNA折叠。为了解决这个问题,RNA折叠一般需要金属离子(主要是镁离子)的存在。

目前在RNA分子上发现的常见结构模体有:假节结构(pseudoknot)、 “吻式”发夹(kissing hairpin)、A-小沟模体(A-minor motif)、核糖拉链(ribose zippers)和弯曲-转角(kink-turns)等。这些模体出现在不同类型的RNA分子上,赋予含有它们的RNA具有特殊的结构和功能。

概况

  1. RNA的三级结构是指一种RNA所有的原子在三维空间上的排布 (The three dimensional arrangement of all atoms in a given RNA is referred to as the RNA’s tertiary structure)
  2. RNA的主链带高度的负电荷,因此其三维结构的形成需要通过 金属离子或者特殊的碱性蛋白来中和电荷。有的RNA折叠还需 要分子伴侣的催化(RNA is negatively charged, which makes tertiary structure formation a process that requires charge neutralization, either through binding of basic proteins, or binding of metal ions. Folding of some RNAs require chaperones)
  3. 大的RNA由一些独立折叠的模体组成,这些模体之间通过非标 准的碱基对以及与2′-OH有关的氢键,产生远程相互作用而进 一步折叠和盘绕(Large RNAs are composed of a number of structural motifs that assemble and fold independently. These motifs interact with each other via long-range interactions between distant nucleotides and interactions between 2′-OH groups)
  4. 常见的RNA模体结构包括:假节、吻式发夹、四环、核糖拉链 等(Common motifs include the pseudoknot, kissing hairpin, tetraloops, and ribose zippers)

参考资料

  • 南京大学 杨荣武老师 《结构生物学》课件
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