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RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)通過(guò)其二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化調(diào)控基因表達(dá)。盡管在細(xì)菌中的研究較為深入，許多RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證，但在高等生物中，這些結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)的研究還處于起步階段。識(shí)別和驗(yàn)證這些開(kāi)關(guān)對(duì)于理解基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制具有重要意義。

研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了SwitchSeeker，這是一種結(jié)合計(jì)算預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，用于系統(tǒng)性識(shí)別和分析RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)。具體步驟如下：

1. 計(jì)算預(yù)測(cè)：通過(guò)生物信息學(xué)工具，對(duì)人類轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行全面掃描，預(yù)測(cè)潛在的RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)。

2. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：對(duì)預(yù)測(cè)出的RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)進(jìn)行體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用了多種技術(shù)，包括二甲基硫酸（DMS）誘變測(cè)序（DMS-MaPseq）和低溫電子顯微鏡（Cryo-EM）。

3. 功能分析：使用基因組規(guī)模的CRISPR篩選，識(shí)別與RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)相互作用的調(diào)控因子。

圖源：Nature Methods（2024），DOI: 10.1038/s41592-024-02335-1

通過(guò)SwitchSeeker，研究團(tuán)隊(duì)在人體轉(zhuǎn)錄組中識(shí)別了245個(gè)潛在的RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)。為了驗(yàn)證這一方法的有效性，研究者對(duì)RORC基因的3’非翻譯區(qū)（3’UTR）中的一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的RNA開(kāi)關(guān)進(jìn)行了詳細(xì)研究。體內(nèi)DMS誘變測(cè)序結(jié)合低溫電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了該RNA開(kāi)關(guān)存在兩種可變構(gòu)象。此外，基因組規(guī)模的CRISPR篩選揭示了無(wú)義介導(dǎo)的mRNA降解機(jī)制對(duì)該RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)的構(gòu)象特異性調(diào)控。

該研究首次提供了一個(gè)系統(tǒng)性、無(wú)偏見(jiàn)的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證高等生物中的RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)，為進(jìn)一步理解RNA在基因表達(dá)調(diào)控中的復(fù)雜作用奠定了基礎(chǔ)。這一方法的成功應(yīng)用表明，RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的廣泛存在及其在基因調(diào)控中的重要作用，未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索這些結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)在不同生理和病理?xiàng)l件下的功能。

SwitchSeeker方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，不僅豐富了RNA生物學(xué)的研究工具箱，也為RNA結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)在基因治療和疾病診斷中的潛在應(yīng)用提供了新的思路。未來(lái)，通過(guò)對(duì)更多RNA開(kāi)關(guān)的研究，我們可以更深入地理解基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制，并開(kāi)發(fā)出新的基于RNA的治療策略。

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