Nucleic Acids Research
鸟苷碱基在RNA阴离子中促进磷酸二酯骨架裂解的固有倾向揭示核酶的催化策略
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该研究通过位点特异性修饰与质谱技术揭示鸟苷与磷酸二酯之间的双齿相互作用促进RNA骨架裂解。该机制可能为核酶的催化策略提供演化线索。
文献概述
RNA不仅携带遗传信息，还可催化生物化学反应，如核酶催化磷酸二酯键裂解。鸟苷（G）在碱性水解和低能碰撞诱导解离（CAD）中均表现出对5′侧磷酸二酯键的裂解促进作用，但其化学机制尚不明确。
背景知识
RNA裂解可产生2′,3′-环磷酸与5′-羟基片段，该过程在核酶中广泛存在。不同核酶使用α、β、γ、δ四种催化策略，其中鸟苷的质子化和氢键作用可能与裂解促进有关。
研究方法与实验
研究团队合成了含有脱氮或甲基修饰（c1G、c3G、c7G、m2G、m22G）以及鸟苷替换为肌苷（I）的RNA。通过电喷雾电离质谱（ESI-MS）与碰撞诱导解离（CAD）分析裂解片段，结合原子诱变与质谱数据解析鸟苷特异性的裂解促进机制。
利用不同长度RNA（8、18、27-nt）评估鸟苷修饰对裂解效率的影响。RNA浓度通过NanoPhotometer测定，裂解产物通过c/y片段的相对丰度进行定量分析。
关键结论与观点
研究意义与展望
该研究揭示了RNA裂解的固有化学机制，为理解核酶的催化策略演化提供结构基础。未来可进一步研究不同RNA结构中鸟苷作用的位点特异性，以及其在质谱测序中的应用潜力。
结语
本研究通过质谱与位点特异性修饰技术，首次揭示鸟苷在RNA裂解中的关键氢键作用机制。鸟苷的N3与外环氨基分别与5′侧磷酸二酯的非桥氧形成氢键，促进2′-OH的亲核攻击。该机制在气相与液相中均存在，表明RNA化学键裂解的普遍倾向。该发现不仅深化了对RNA化学稳定性的理解，也为核酶的催化策略演化提供了结构线索。此外，鸟苷修饰对裂解效率的调控可为RNA质谱测序提供优化策略，为新一代测序与结构解析技术奠定基础。
