RNA结构及预测的研究进展.pdfVIP

R ， 第7卷 第2期 大 学 化 学 1992年 月 )一 Cf RNA结构及预测的研究进展 毒北(熹京大学，化妻学系i徐008筱／1杰) 一＆ 2，2_- 摘要 综述TRNA的二缎结构和三缎结构特点以及RNA=级结构预测的研究进展 。 用纯粹的化学知识 (如热力学定律)对生物大分子，如蛋 白质、核糖核酸进行二级结构预测 已取得了比较大的进展 本文综述核糖核酸 (RNA)的结构研究及其二级结构预测的研究进展。 核酸、糖类和蛋白质是生物体的三大基本要索，而核酸中储存着生命体的全部遗传信息， 它是构造一切生物有机体的总设计师。研究核酸等生命物质的结构与功能的关系将帮助人们 从分子水平上了解生命现象的化学本质 。 核酸 ，有脱氧核糖棱酸 (DNA)和核糖核酸 (RNA)两种 。RIgA是 由多个棱苷酸聚合成的一 种单链高分子化合物 。生物体 内共有三种 RNA，即信使棱糖棱酸 (mRNA)、核糖体棱糖核酸 (rRNA)和转移棱糖核酸 (tRNA)RNA的一级结构是指多棱苷酸链 中核苷酸的排列顺序 ；二级 结构是指多棱苷酸链通过 自身回折形成彼此配对的双螺旋区及不配对的无规环区；三级结构 是指二级结构单元问的相互作用及二级结构单元的空间定位取向。RIqA的主要生物功能是参 与蛋白质的生物合成 ，而这是由它的三级结构决定的。要充分了解RNA的结构和功能的关系． 如何获得 RNA的三级结构是一个关键的研究课题 。目前直接研究RIqA的三级结构 比较困难 ． 主要是 由于 X射线衍射法所需的RIqA晶体不易得到。现在 RIqA一级结构的测定方法 已很完 善 ，并且 由于RNA的一级结构中储存有许多高级结构的信息．从而使 由RIqA的一级结构预测 其高级结构成为一个研宄热点 计算机技术的发展又为此提供了极大的可能性 。 为了更好地进行 RNA的结构预测，人们首先要充分研究 已有的一些 RNA分子晶体 (如 tRNA~)及合成的溶液 中的一些 RIqA分子片断的结构特点 ．并从 中不 断归纳结构的规则 。 RNA的三级结构预测 目前尚处于起步时期。RNA的二级结构预测 已有 20多年的研究历史，其 问采用的方法主要有两种：早期采用的是种系 比较方法 ，即对于在不同有机体中起相同生物功 能的RNA的一级结构进行比较 (同源序列一般不少于八种)，它依赖于寻找进化过程中保守的 结构特征．此方法的困难之处在于：一是许多RNA分子的同源序列不易得到 I二是需要大量人 力，预测效率较低。所 以目前 主要采用的是热力学方法 ，在必要时．种系比较法可作为辅助方 法。热力学方法是基于纯粹的物理化学知识 ，寻找 RNA序列所能采取的各种构象中具有最小 自由能的结构 再·加上巧妙的计算机算法使之具有速度快、准确率高等特点，目前热力学方法 预测RNA的二级结构准确率 已达 90 。 RNA的结构研究进展 RIqA是一种多聚核苷酸，它的基本结构单位为核苷酸，核苷酸 由磷酸 、戊糖和碱基组成， 相邻核苷酸问以 3，5一磷酸二酯键相连。组成RNA 的碱基有四种 腺嘌呤A，鸟嘌呤G，胞嘧 啶C和尿嘧啶u(图 1)。RNA为单链分子 ，它通过 自身回折使得可以彼此配对的碱基相遇，形 成氢键 ，同时形成双螺旋结构，不能配对的碱基区形成无规环被排斥在双螺旋结构之外。 1． RNA的=级结构单元 RNA的二级结构单元包括双螺旋区和无规环区，其中无规环区按其形状和位置分成：发 夹环、突起环、内部环、多分枝环和单链区(图2)。 O If H 。 。 黧~t1i[ l}_1 日 圈 l RNA飘螺旋区常见的几种碱基对 圈2 NNA中常见的几种无规环 (方框内的C为戊糖的 l位CIA(H+)-C对中^的 】位 N质于化)