本报讯 3月11日，中国科学技术大学张凯铭、李珊珊团队和美国斯坦福大学Wah Chiu、Rhiju Das团队合作在《自然》杂志上发表了一项突破性研究，成功利用冷冻电镜技术（Cryo-EM）解析了RNA结构中的复杂水网络。这一研究不仅为RNA结构的稳定性和功能提供了新的见解，也标志着RNA结构生物学研究进入新的阶段。

研究团队聚焦于RNA结构中的水分子作用，通过Cryo-EM，获得了2.2 Å和2.3 Å分辨率的Tetrahymena核酶结构。这项研究的亮点包括：1)首次直接观察到RNA核心区域的水分子网络，并揭示水分子如何在RNA的非经典相互作用中发挥桥接作用。2)结合分子动力学模拟（MD），发现某些区域的水分子存在高度动态的行为，传统的结构解析方法难以捕捉。3)开发了基于密度分割的水与离子建模方法（SWIM），能够自动化建模并交叉验证RNA结构中的水分子和Mg⟡⁺离子，提高了水网络解析的准确性。

这一研究表明，水分子不仅仅是RNA折叠的“溶剂”，还在RNA的结构稳定性、催化活性和功能调控中起到重要作用。特别是RNA核心区域的复杂水网络，可能是RNA能够在生理条件下稳定并高效催化的关键。此外，该研究提供了一种新的RNA结构研究思路，结合Cryo-EM、MD模拟和自动化水分子建模，为RNA的功能研究开辟了新的方向。这一突破也可能对RNA药物设计、RNA生物传感器等领域产生深远影响。

随着Cryo-EM分辨率的不断提高，研究团队计划进一步解析RNA在动态环境下的结构变化，并探索RNA与其他分子（如蛋白质、金属离子等）之间的相互作用。希望这些研究不仅能加深对RNA催化机制的理解，还能为RNA分子设计与应用提供新的理论支持。

美国斯坦福大学博士研究生Rachael C. Kretsch、中国科大生命科学与医学部副教授李珊珊和斯坦福大学研究科学家Grigore Pintilie为共同第一作者，斯坦福大学Rhiju Das教授、中国科大生命科学与医学部张凯铭教授和斯坦福大学Wah Chiu教授为共同通讯作者。

（生命科学与医学部 科研部）