3月11日，188bet足球張凱銘/李珊珊團隊和美國斯坦福大學Wah Chiu/Rhiju Das團隊合作在《Nature》雜志上發表了一項突破性研究，成功利用冷凍電鏡技術（Cryo-EM）解析了RNA結構中的復雜水網絡。這一研究不僅為RNA結構的穩定性和功能提供了新的見解，也標志著RNA結構生物學研究進入新的階段。

前期工(gong)作：揭示核酶自剪接(jie)機制

張凱銘/李珊珊研究團隊長期致力于核酶RNA的結構與功能解析，并在該領域取得了一系列重要突破。此前，他們系統解析了四膜蟲核酶（Tetrahymenaribozyme）的自剪接過程，逐步揭示了其催化機理：

2021年，在《Nature》發表論文，首次解析了全長Tetrahymena核酶的3.1?分辨率結構，為后續研究奠定了基礎。2022年，在《PNAS》發表了該核酶的錯誤折疊機制，并揭示了一種新的拓撲交叉模式，解釋了RNA折疊錯誤導致的高能障礙現象。2023年，在《Nucleic Acids Research》和《Nature Communications》先后發文，分別解析了該核酶第一步（NAR, 2023）和第二步（NC, 2023）自剪接過程的動態結構，詳細刻畫了不同催化階段的構象變化。

這些研究為理解RNA催化活性的結構基礎提供了重要信息，也為RNA在基因調控和生物工程應用中的潛在作用奠定了理論基礎。

最新突破：解析RNA結構中的水網絡

在最新發表的Nature論文中，研究團隊聚焦于RNA結構中的水分子作用，通過Cryo-EM，獲得了2.2 ? 和 2.3 ?分辨率的Tetrahymena核酶結構。這項研究的亮點包括：1)首次直接觀察到RNA核心區域的水分子網絡，并揭示水分子如何在RNA的非經典相互作用中發揮橋接作用。2)結合分子動力學模擬（MD），發現某些區域的水分子存在高度動態的行為，傳統的結構解析方法難以捕捉。3)開發了基于密度分割的水與離子建模方法（SWIM），能夠自動化建模并交叉驗證RNA結構中的水分子和Mg??離子，提高了水(shui)網絡解析的準確性。

研究意義：開辟RNA水網絡研究新方向

這一研究表明，水分子不僅僅是RNA折疊的“溶劑”，還在RNA的結構穩定性、催化活性和功能調控中起到重要作用。特別是RNA核心區域的復雜水網絡，可能是RNA能夠在生理條件下穩定并高效催化的關鍵。此外，該研究提供了一種新的RNA結構研究思路，結合Cryo-EM、MD模擬和自動化水分子建模，為RNA的功能研究開辟了新的方向。這一突破也可能對RNA藥物設計、RNA生物傳感器等領域產生深遠影響。

展望：揭示RNA動態結構的更多奧秘

隨著Cryo-EM分辨率的不斷提高，研究團隊計劃進一步解析RNA在動態環境下的結構變化，并探索RNA與其他分子（如蛋白質、金屬離子等）之間的相互作用。希望這些研究不僅能加深對RNA催化機制的理解，還能為RNA分子設計與應用提供新的理論支持。

該研究工作獲得了國家自然科學基金委、科技部、中國科學院先導專項、合肥大健康研究院培育基金等項目的資助，以及獲得了細胞動力學教育部重點實驗室、中國金宝搏入口188冷凍電鏡中心及附一院的大力支持。美國斯坦福大學博士研究生 Rachael C. Kretsch、中國金宝搏入口188生醫部副教授李珊珊和斯坦福大學研究科學家 Grigore Pintilie為共同第一作者，斯坦福大學Rhiju Das教授、中國金宝搏入口188生醫部張凱銘教授和斯坦福大學Wah Chiu教授為共同通訊作者。