“拔河”核糖开关的设计与发现

核糖开关是一类紧凑型调控 RNA，可通过响应多种信号分子的结合，在相互排斥的结构之间切换，从而调节基因表达。研究表明，调控转录的核糖开关依赖配体结合适配体结构域与调控表达平台之间的序列重叠发挥作用，这一限制制约了其在生物技术应用中的工程化设计。本文介绍一种新型模块化转录核糖开关架构，称为“拔河”（tug-of-war，TOW），它消除了这一限制。该架构基于一项发现：位于内在终止子正上游、经配体稳定的 RNA 结构能够抑制转录终止。通过采用多种适配体，我们将适配体结构域与终止子配对，构建了四种不同的 TOW 核糖开关，并揭示了调节其功能的设计原理。我们证明，上游二级和三级 RNA 结构通常会抑制内在终止，这与一种 TOW 抗终止模型相符：两者通过竞争占据 RNA 聚合酶的出口通道而产生空间位阻。最后，我们通过生物信息学分析和实验验证发现，TOW 架构也存在于自然界中：约 10% 的天然 ZTP 核糖开关采用该架构，且几乎全部存在于革兰氏阳性细菌中。综上，这些发现界定了一种新的由新生 RNA 介导的抗终止机制，该机制可能有助于在其他生命域中寻找核糖开关；同时，研究也确立了 TOW 核糖开关作为高度模块化的转录 RNA 调控器工程化平台。

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关键词：核糖开关 · RNA调控 · 转录抗终止 · RNA结构工程 · 生物信息学

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.17.733018v1?rss=1