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RNA 的结构灵活性对于形成核糖核蛋白（RNP）复合物至关重要，而这些复合物调控着多种生物学过程。这一内在特性使 RNA 能够在组装过程中充当动态支架：它先折叠成特定结构，以便蛋白质进行初始识别，随后发生构象重排，使复合物在功能上成熟。然而，RNA 的灵活性以及 RNP 的多组分组装给传统结构研究方法带来了重大挑战。为克服这些困难，我们采用近期开发的 ABEL-FRET 光谱技术，在延长的观测时间内测量无系链单分子 Förster 共振能量转移（smFRET）。此外，ABEL-FRET 还具备独特能力，可同时测量超高分辨率 smFRET 和单个复合物的水动力学尺寸，这为研究通过连续结合事件进行组装的动态 RNA 分子提供了显著优势。借助 ABEL-FRET，我们探究了 CRISPR 基因组编辑系统的向导 RNA（gRNA）如何折叠并调节其结构灵活性，从而完成不同组装状态下所需的功能；这些状态涵盖未结合的 apo 形式，直至能够切割靶 DNA 的功能性 Cas9 RNP 状态。通过探测 gRNA 两个主要功能结构域所获得的多视角结构图景，使我们得以捕捉 gRNA 灵活性的显著变化；这些变化高度依赖于其特定结构域以及组装状态。总之，我们利用 ABEL-FRET 开展的研究凸显了 RNA 结构灵活性与其在 RNP 组装中的功能之间的内在联系。
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RNA 的结构灵活性对于形成核糖核蛋白（RNP）复合物至关重要，而这些复合物调控着多种生物过程。这种内在属性使 RNA 能够在组装过程中充当动态支架：RNA 折叠成特定结构，以便蛋白质对其进行初始识别；随后发生构象重排，使复合物在功能上成熟。然而，RNA 的灵活性以及 RNP 的多组分组装，给传统结构研究方法带来了重大挑战。为克服这些挑战，我们采用了近期开发的 ABEL-FRET 光谱技术，在延长的观测时间内测量无系链单分子 Förster 共振能量转移（smFRET）。此外，ABEL-FRET 还能够同时测量超高分辨率 smFRET 信号和单个复合物的流体动力学尺寸，这为研究通过连续结合事件进行组装的动态 RNA 分子提供了独特优势。利用 ABEL-FRET，我们探究了 CRISPR 基因组编辑系统的引导 RNA（gRNA）如何折叠并调节其结构灵活性，从而发挥其在不同组装状态下所需的作用——从未结合的 apo 形式，到能够切割靶 DNA 的功能性 Cas9 RNP 状态。通过探测 gRNA 的两个主要功能结构域，我们从多个角度观察其结构，由此捕捉到 gRNA 灵活性的显著变化；这些变化高度依赖于其特定结构域及组装状态。总体而言，我们利用 ABEL-FRET 开展的研究凸显了 RNA 的结构灵活性与其在 RNP 组装中的功能之间存在内在联系。
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作者声明不存在利益冲突。
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发布于 2026 年 9 月 26 日。
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使用 ABEL-FRET 高分辨率绘制 Cas9 组装过程中的 RNA 结构成熟图谱
Bok-Eum
Choi
,
Hugh
Wilson
,
Quan
Wang
bioRxiv
2026.09.25.754466；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.25.754466
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使用 ABEL-FRET 高分辨率绘制 Cas9 组装过程中的 RNA 结构成熟图谱
Bok-Eum
Choi
,
Hugh
Wilson
,
Quan
Wang
bioRxiv
2026.09.25.754466；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.25.754466
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关键词：ABEL-FRET光谱 · 单分子FRET · 向导RNA结构动力学 · Cas9-RNP组装 · RNA构象成熟
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.25.754466v1?rss=1