sm-PORE-cupine帮助科学家研究单个RNA分子如何在不同转录组（生物样本）中折叠。图片来源：新加坡科技研究局基因组研究所（A*STAR GIS）
新加坡科技研究局基因组研究所（A*STAR GIS）的研究人员开发了一种新方法，用于研究单个RNA分子并揭示其结构如何影响基因调控——这一基本过程影响着细胞在健康和疾病状态下的功能。他们的研究成果发表在《自然·方法》杂志上。
RNA最广为人知的功能是携带从DNA到蛋白质的遗传指令。然而，RNA不仅仅充当信使。像可以弯曲、折叠并与其它分子相互作用的字符串一样，RNA可以采用不同的形状，从而影响其在细胞中的行为。这些形状可以影响蛋白质的生产效率、RNA分子的寿命以及病毒性感染等疾病的进展。
到目前为止，由于RNA具有高度的灵活性和动态性，详细研究这些结构一直很困难。大多数现有方法仅提供跨多个RNA分子的平均图像，使得难以观察来自同一基因的单个RNA分子可能如何以不同方式折叠。
一次读取一个RNA分子
为应对这一挑战，A*STAR GIS团队开发了一种名为"sm-PORE-cupine"的新技术，该技术将化学标记与直接RNA测序相结合，以检测RNA结构的变化。
该技术使用优化的化学化合物来标记未配对的RNA碱基，这些是分子中更暴露的部分。这些标记就像路标一样，为研究人员提供关于RNA如何折叠的线索。随后，纳米孔直接RNA测序读取全长RNA分子，使科学家能够更详细地研究其结构。
通过应用先进的计算分析，该团队能够在单分子分辨率下解读这些信号，帮助他们观察来自同一基因的RNA如何以不同方式折叠和表现。
将RNA结构与细胞行为联系起来
使用sm-PORE-cupine，研究人员观察到RNA分子可以采用不同的结构，并且这些差异与蛋白质的生产效率和RNA的降解速度相关联。
这很重要，因为蛋白质生产和RNA稳定性是基因调控的关键部分。当这些过程出错时，可能导致疾病。通过为科学家提供单个RNA分子行为的更清晰视图，这种新方法提供了关于RNA结构如何影响细胞功能的更深入见解。
为疾病研究和药物发现开辟新路径
这项研究还提供了关于RNA结构如何影响病毒功能的新见解，包括在SARS-CoV-2等病毒中，以及在病原体中的基因调控。
这些发现可能帮助研究人员识别新的基于RNA的治疗靶点，并支持抗病毒药物、抗真菌治疗和RNA靶向疗法的开发。
从长远来看，该技术和产生的知识可能通过帮助科学家更好地理解RNA结构如何影响健康和疾病，为更好的疾病诊断、药物发现和精准医疗做出贡献。
ASTAR GIS执行董事兼主要作者Wan Yue博士表示："在ASTAR GIS，我们追求深入的科学理解，以实现更优的健康和疾病解决方案。通过揭示RNA分子如何采用不同结构以及这些结构如何影响基因调控，这项工作为诊断和治疗的更精确方法奠定了基础。"
ASTAR GIS人工智能与计算副主管、宏基因组技术与微生物系统实验室高级组长、联合首席作者Niranjan Nagarajan博士补充道："通过利用纳米孔进行直接RNA测序，我们现在拥有一种独特的能力来研究RNA形状变化的动力学。这项工作建立在ASTAR GIS在基于纳米孔测序分析方面的显著优势之上。"
出版详情
王家旭等，《真核细胞中直接RNA测序和信号比对揭示RNA结构集合》，《自然·方法》(2026)。DOI: 10.1038/s41592-026-03069-y
期刊信息：《自然·方法》
关键概念：分子生物学、病毒、病毒学、生物信息学、单分子技术
提供方：新加坡科技研究局（A*STAR），新加坡
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