通过分子内转酯过程的RNA断裂是一个涉及到RNA的加工成熟、代谢和功能调控的基本反应。对这一反应机理的深入研究，不仅可以加深我们对细胞中RNA相关生物过程的理解，还将促进以RNA为靶标的药物设计与开发。
核糖核苷酸（RNA）的核糖是呋喃糖，主要以South（S）和North(N)两种构象存在，这两种构象可以相互转换，但后者在热力学上更为稳定。最近，席真、周传政团队探讨了核糖构象对RNA断裂速率的影响。他们合成了两个核苷酸模型分子，U6,3′‑Methano和 U4’‑Me，并引入到RNA链中。在斯洛文尼亚国家核磁中心的Plavec教授的帮助下，通过核磁共振确定了U6,3′‑Methano和U4’‑Me分别被锁定在North和South构象。他们测定了RNA水解的速率，发现不同构象的RNA断裂速率具有如下规律：South锁定RNA >天然RNA>>North锁定RNA。断裂South构象锁定的RNA比断裂North构象锁定的RNA快100倍以上。彭谦课题组通过量化计算对该反应中糖环构象变化进行研究，证实了South构象过渡态(Pathway II)在反应动力学上，较North构象的过渡态(Pathway I)更有优势。其中P-O键的断裂为决速步，并揭示了反应机理可能由于糖环构象变化引发的碱基与Mg离子配位活化相关。因此天然RNA分子可以通过克服一个很小的能垒转变成热力学上不稳定的South构象，然后经过一个更为有利的South过渡态，实现RNA的断裂。该研究结果表明糖环构象对RNA断裂速率有非常显著的影响，这为深入理解细胞内RNA的断裂机制提供了新视角，对以RNA为靶标的药物设计具有理论指导意义。博士生郭丰敏为该论文第一作者，硕士生岳泽昆完成了量化计算部分，为论文第二作者。
文章链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06313。
上述研究得到了国家自然科学基金委、天津市科委、南开大学以及元素有机化学国家重点实验室的资助。
