構造生物学：溶液中のRNアーゼP RNAのコンホメーション空間

RNAのコンホメーションの多様性は生物学的に重要な役割を持っているが、溶液中でのRNAの完全なコンホメーション空間を可視化することは、従来の生物物理学的技術では不可能だった。今回我々は、溶液中動作型原子間力顕微鏡、ディープニューラルネットワークおよび統計解析を用いて、リボヌクレアーゼP（RNアーゼP）RNAが不均一なコンホメーションを取ることを明らかにした。この構造は、不変なコンホメーションを持つコアと柔軟性が非常に高い周辺構造要素からなり、この構造要素は多様な方向に20～60 Åという大きさで広がる幅広いコンホメーション空間中をサンプリングするが、正味のエネルギーコストは非常に低い。Mg²⁺が増えると構造が小さくまとまり、おそらくコンホメーション空間が狭くなるために酵素活性が促進される。さらに、空間的柔軟性と塩基配列の保存との相関および逆相関を分析したところ、重要な領域の構造と動態の両方の機能的役割は一次塩基配列に埋め込まれていることが示唆された。これらの知見から、RNアーゼPのRNA成分における、酵素反応の正確性とさまざまな基質に対する無差別性の両方を実現するための構造–動態基盤が明らかになった。RNアーゼP RNAのコンホメーション空間のマッピングにより、RNAの構造と動態を研究する新しい一般的方法が実証された。

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