在一项新的研究中，来自美国科罗拉多大学安舒茨医学分校的研究人员观察到一种来自雀麦花叶病毒的模拟tRNA的RNA分子如何形成复杂的三维结构，并能够改变它的形状以劫持宿主蛋白。通过使用低温电镜（cryo-EM）技术，这种让科学家们数十年来难以捉摸的过程的细节被揭示出来。相关研究结果发表在2021年11月19日的Science期刊上，论文标题为“A viral RNA hijacks host machinery using dynamic conformational changes of a tRNA-like structure”。
这些研究结果解释了这种分子模拟和形状转换是如何发生的，并强调了低温电镜的新兴力量，使得科学家们能够以更好的方式仔细研究对整个生物学和病毒学至关重要的多功能动态RNA结构。
论文通讯作者、科罗拉多大学安舒茨医学分校的Jeffrey Kieft教授说，“在此之前，我们知道关于病毒模拟tRNA的一些基本情况，但这个例子是一个已存在十年的未解之谜。我们所观察到的结果让我们感到吃惊。在低温电镜取得进展之前，将这一过程可视化观察是非常困难或不可能实现的。通过低温电镜，我们第一次观察到这种病毒RNA的三维形状、它的运动以及它如何与细胞蛋白结合。”
RNA分子形成复杂的三维形状，这种形状决定了分子的功能。一些病毒RNA可模拟tRNA的形状---一类在蛋白合成过程中向核糖体输送氨基酸的RNA---作为其劫持宿主细胞的整体策略的一部分。细胞中的tRNA分子呈现“L”形。论文第一作者、科罗拉多大学安舒茨医学分校博士后研究员Steve Bonilla博士说，“我们可视化观察了这种病毒RNA分子的结构，期望看到经典的‘L’形。相反，它形成了一个非常不同的形状，并以一种意想不到的方式与细胞蛋白相互作用，其中涉及到形状的变化。确定为什么会发生这种情况是下一步的研究工作。”
这些作者说道，除了首次观察这一过程外，这项新的研究还强调了低温电镜如今在使这一发现和类似发现成为可能方面所发挥的作用。低温电镜使用电子来观察微小的样本，而且这项新的研究展示了它如今如何能让科学家们研究在健康和疾病中发挥作用并发生动态变化的小型RNA分子的难以捉摸的结构。
Bonilla说，“随着基于RNA疗法的应用日益广泛，三维RNA结构可能是开发新疗法的重要组成部分。未来的治疗可能会以合理的方式使用RNA结构。像这样的研究有助于为探索和思考这种可能性铺平道路。”
参考资料：
Steve L. Bonilla et al. A viral RNA hijacks host machinery using dynamic conformational changes of a tRNA-like structure. Science, 2021, doi:10.1126/science.abe8526.
