FRET引导的整合建模解析了Mg²⁺依赖的RNA三级接触形成

GNRA四核苷酸环与其受体之间的三级接触相互作用是稳定复杂RNA折叠的反复出现的结构基序；在核糖体生物发生过程中，这类相互作用还参与核糖体亚基的成熟。高分辨率结构测定方法通常只能获得单一的结构快照，而这可能无法充分描述此类接触在溶液中所占据的构象集合。在本研究中，我们采用单分子荧光共振能量转移（smFRET）引导的整合建模方法，研究了一种由GAAA四核苷酸环与作为其受体的吻合环形成的核糖体RNA三级接触。我们构建了一个最小化RNA模型，其中四核苷酸环及其吻合环受体通过柔性的聚腺苷酸（poly(A)）连接体相连；以天然核糖体冷冻电镜结构中的几何构型为基础组装其结合态，并结合受限与非受限的全原子分子动力学模拟、计算机模拟FRET以及动态荧光各向异性预测，将模拟结果与不同盐条件下相应的实验结果进行比较。结果显示，只有在非生理性高浓度的Mg²⁺条件下，所建模的结合态才能与smFRET分布相匹配。然而，在10 mM Mg²⁺条件下，单分子FRET分布仍表现出异质性，并可由结合态和未结合态构象的混合物重现，这表明在中等Mg²⁺条件下二者是共存的。因此，smFRET引导的整合建模能够解析静态高分辨率结构和系综FRET无法揭示的亚群体，为验证和完善溶液中的RNA结构模型及其构象系综提供了一条途径。

GNRA四核苷酸环与其受体之间的三级接触相互作用是稳定复杂RNA折叠的反复出现的结构基序；在核糖体生物发生过程中，这类相互作用有助于核糖体亚基的成熟。高分辨率结构测定方法通常只能获得单一的结构快照，因而可能无法充分描述此类接触在溶液中所呈现的构象集合。在本研究中，我们采用单分子FRET引导的整合建模方法，研究了一种由GAAA四核苷酸环与充当其受体的吻合环形成的核糖体RNA三级接触。我们使用了一个最小化RNA模型构建体，其中四核苷酸环及其吻合环受体通过柔性的poly(A)连接子相连；基于天然核糖体冷冻电镜几何结构组装其结合态，并将受限与非受限的全原子分子动力学模拟相结合，

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.17.752353v1?rss=1

🏷️ RNA三级结构 Mg²⁺依赖性折叠 单分子FRET 整合建模 分子动力学模拟