被动蛋白质环境抵消细胞中的RNA折叠能学效应

RNA结构可以根据序列在稀溶液中进行预测，但这些预测在细胞内往往会失效。许多细胞RNA能够保持其体外折叠结构，而另一些则会变得明显缺乏结构。我们将单分子FRET与爪蟾卵母细胞提取物相结合，在类似细胞的条件下测量RNA折叠和双链形成。提取物中的蛋白质以被动方式抑制碱基配对：它们减缓了表观链缔合速率，同时基本不改变双链解离速率；这一作用不具有序列特异性，也不消耗ATP。竞争性结合模型能够描述这种活性，将其表征为每个核苷酸约0.45 kcal/mol的有效折叠惩罚。在HeLa细胞裂解液中也观察到了类似的活性。将该修正应用于细胞内化学探测数据后，我们能够区分约42,000个茎环之间的反应性差异，而在稀溶液中建立的预测模型则将其中几乎全部归类为稳定折叠。我们的结果揭示了一种由蛋白质介导的被动机制，该机制是细胞内RNA折叠的关键影响因素之一：它在配对态与未配对态之间重新调节平衡，但不改变潜在的碱基配对规则。

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在稀溶液中，可以根据序列预测 RNA 结构，但这些预测在细胞内往往会失效。许多细胞 RNA 能够保持其体外折叠状态，而另一些则表现出显著较低的结构化程度。我们将单分子 FRET 与爪蟾卵母细胞提取物相结合，在类似细胞的条件下测量 RNA 折叠和双链形成。提取物中的蛋白质以被动方式抑制碱基配对：它们减缓了表观链缔合速率，同时基本不改变双链解离速率；这一作用不具有序列特异性，也不消耗 ATP。竞争性结合模型将这种活性描述为每个核苷酸约 0.45 kcal/mol 的有效折叠惩罚。在 HeLa 细胞裂解液中也观察到了类似的活性。将该校正应用于细胞内化学探测数据后，我们能够区分约 42,000 个茎环之间的反应性差异；相比之下，在稀溶液中建立的预测模型几乎将所有茎环都分类为稳定折叠结构。我们的结果揭示了一种由蛋白质介导的被动机制，这是细胞内 RNA 折叠的重要贡献因素：该机制在不改变基本碱基配对规则的情况下，改变了配对态与未配对态之间的平衡。

利益冲突声明

已声明的资助者信息

美国国立卫生研究院（NIH），R35GM151111

陈·扎克伯格倡议（美国），https://ror.org/02qenvm24，DAF2022-250422

Richard and Susan Smith 家庭基金会

David and Lucile Packard 基金会

版权

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本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。

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发布于 2026 年 9 月 8 日。

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细胞内的被动蛋白质环境抵消 RNA 折叠的能量学效应

Marco Todisco

、

Filip Boskovic

、

Ankur Jain

bioRxiv

2026.09.07.749977；

doi：

https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749977

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细胞内的被动蛋白质环境抵消 RNA 折叠的能量学效应

Marco Todisco

、

Filip Boskovic

、

Ankur Jain

bioRxiv

2026.09.07.749977；

doi：

https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749977

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.07.749977v1?rss=1

🏷️ RNA折叠 RNA结构 单分子FRET 蛋白质介导调控 细胞内RNA 碱基配对动力学