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從低溫電子顯微鏡(cryo-EM)圖中確定RNA結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)性任務(wù)取得了重大進(jìn)展。研究人員介紹了EMRNA，這是一種新的技術(shù)，可以從冷凍電鏡數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確、自動(dòng)地確定全長(zhǎng)、全原子RNA結(jié)構(gòu)。

圖源：Nature（2024），DOI:10.1038/s41587-024-02149-8

EMRNA方法的主要特點(diǎn)包括:

1.基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè): EMRNA集成了深度學(xué)習(xí)算法，用于在冷凍電鏡圖中精確檢測(cè)核苷酸。

2. 三維骨架示蹤:該方法采用先進(jìn)的三維骨架示蹤算法，保證了RNA結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確重建。

3. 序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)考慮: EMRNA結(jié)合了序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)信息，以提高結(jié)構(gòu)確定的準(zhǔn)確性。

4. 全原子構(gòu)建:EMRNA有助于構(gòu)建全原子RNA結(jié)構(gòu)，提供詳細(xì)的原子級(jí)見(jiàn)解。

研究人員使用140種不同的RNA圖譜來(lái)驗(yàn)證EMRNA，這些圖譜的長(zhǎng)度從37到423個(gè)核苷酸不等，分辨率在2.0到6.0埃之間。與現(xiàn)有的auto- draft、phoenix等方法進(jìn)行比較。map_to_model和CryoREAD顯示了EMRNA的優(yōu)越性能。

驗(yàn)證的主要發(fā)現(xiàn)包括: 精度提高:EMRNA全長(zhǎng)RNA結(jié)構(gòu)的中位精度為2.36埃均方根偏差，tm評(píng)分為0.86，超過(guò)現(xiàn)有方法。增強(qiáng)的殘基覆蓋率: EMRNA具有較高的殘基覆蓋率和序列匹配度，在構(gòu)建的模型中，EMRNA的殘基覆蓋率和序列匹配度分別達(dá)到93.30%和95.30%。效率:EMRNA不僅準(zhǔn)確而且高效，能夠在3分鐘內(nèi)構(gòu)建100個(gè)核苷酸的RNA結(jié)構(gòu)。

這一突破性的發(fā)展為推進(jìn)對(duì)RNA結(jié)構(gòu)功能關(guān)系的理解和促進(jìn)針對(duì)RNA分子的藥物發(fā)現(xiàn)工作帶來(lái)了便捷。EMRNA方法為研究RNA生物學(xué)和治療學(xué)開(kāi)辟了新的途徑，在包括分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域具有潛在的意義。

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