RNA分子具有編碼蛋白資訊的功能，還是遺傳資訊傳遞的重要介質。三維空間上的折疊賦予RNA分子催化、調控、感知和結構支架等功能。RNA結構的算灋預測、全域RNA結構圖譜繪製、3D RNA結構的分子解析將有助於研究RNA在各種生理和病理過程中的功能及其調控機制。近幾年來，已經開發了一系列新技術來解碼全基因組體內RNA結構，闡析了新的功能範式，為研究RNA結構介導的疾病發生機理及相關疾病的預防與治療提供了理論與應用基礎，也為基於RNA結構的農作物性狀形成分子基礎和改良提供了重要線索。
近日，《中國科學：生命科學》英文版（SCIENCE CHINA Life Sciences，SCLS）線上發表了由浙江大學生命科學學院金勇豐統籌，浙江大學生命科學學院王智燁、生命科學研究院任艾明，清華大學方顯楊、張强鋒，香港城市大學郭駿傑，中國科學院生物物理研究所薛願超，東北師範大學張鏵坤，武漢大學周宇，以及英國約翰英納斯研究中心丁一倞，新加坡基因組研究院Wan Yue等21比特科研人員聯合撰寫的RNA結構前沿進展大綜述“Recent advances in RNA structurome”。該綜述以超長篇幅（近2萬字，330多篇文獻）系統性梳理了RNA結構解碼的關鍵策略及其在微生物、動物和植物中的詳細生物學功能。
全文主要綜述了RNA結構解碼的新技術和RNA結構的生物學功能。首先，詳細總結了繪製RNA二級結構全轉錄組圖譜（下圖）、RNA G-四鏈體結構圖譜、RNA空間構象和相互作用圖譜的關鍵策略，並進一步總結了解析RNA 3D結構的多種生物物理方法、生物化學方法以及理論計算預測方法的基本原理和詳細進展。同時，列舉並比較了不同策略的詳細資訊，優缺點，以及應用方向，並介紹了這些新技術在探索嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）RNA基因組的結構圖譜中的應用情况。
RNA二級結構探測方法示意圖
在此基礎上，系統性介紹了病毒、細菌、動物和植物中發現的資訊豐富的RNA結構在不同生物學調控層面的詳細功能。文章首先介紹了RNA結構元件在病毒複製，RNA轉錄，蛋白翻譯，以及病毒包裝與分離等過程中的生物學功能；接著，總結了RNA結構參與調節細菌各生化過程的詳細功能，包括RNA結構在基因的轉錄與翻譯、胺基酸饑餓感知，溫度感知以及pH感知等生理過程中的作用；第三，詳述了動態RNA結構在可變剪接與反向剪接，蛋白翻譯，mRNA降解等多種轉錄後調控過程中的關鍵功能；第四，系統性總結了植物RNA結構領域的方法學和功能研究的最新進展，重點概述了RNA結構在植物生長和發育以及植物應對不同環境脅迫中的功能（下圖）。
RNA結構在植物響應非生物脅迫中的新作用
最後，文章討論了未來旨在破解RNA結構密碼的科技發展趨勢，如深度學習和綜合方法，指出了可能需要研究的詳細機制，並展望了未來RNA結構在人類疾病靶向治療以及作物改良中的潜在應用。
原文連結：https://doi.org/10.1007/s11427-021-2116-2