RNA 結構生物學的前沿涵蓋大型 RNA 的折疊機制、結構化學探測和 RNA 靶向藥物設計。
RNA 折疊的動力學和熱力學
RNA 折疊的能量景觀比蛋白質更「崎嶇」（rugged）——因為鹼基配對的強度使 RNA 容易陷入動力學陷阱（mispaired structures）。RNA chaperones（如 CYT-19 DEAD-box helicase、Hfq）幫助 RNA 克服動力學陷阱。折疊通常是 Mg²⁺ 依賴的：diffuse ions 先中和靜電排斥，然後 site-bound Mg²⁺ 穩定特定三級接觸。Draper 的離子計數實驗（anomalous SAXS）區分了 diffuse 和 site-bound Mg²⁺ 的貢獻。Woodson 實驗室以 smFRET 研究 Tetrahymena ribozyme 的多步折疊路徑。
化學探測與結構建模
SHAPE-MaP（Siegfried et al., 2014）結合突變分析和定序技術，以高通量方式獲得全長 RNA 的每個核苷酸的 reactivity（~2'-OH 可及性）。DMS-MaP（Zubradt et al., 2017）和 PAIR-MaP 擴展到鹼基配對資訊。DANCE-MaP（Tomezsko et al., 2020）以混合模型從 mutation pattern 推斷構象異質性。icSHAPE（in vivo click SHAPE）可測量活細胞內的 RNA 結構——發現大量 mRNA 在 coding region 有 3-nt 周期的結構模式（與核糖體翻譯動態相關）。
RNA 結構組（Structurome）
genome-wide SHAPE/DMS probing 揭示了轉錄組層級的 RNA 結構景觀。mRNA 的 5'-UTR 結構影響翻譯起始效率（IRES, uORF, riboswitch），3'-UTR 結構影響 mRNA 穩定性和 miRNA 可及性。m⁶A（N⁶-methyladenosine, 最豐富的 mRNA 修飾）改變 RNA 局部結構（destabilize duplex → expose RBP binding site），形成「RNA structure switch」。
RNA 靶向藥物
Risdiplam（FDA 2020 批准治療 SMA）靶向 SMN2 pre-mRNA 的 exon 7 splice site——小分子結合 RNA 二級結構 bulge/junction 改變剪接結果。Ataluren 靶向 premature stop codon readthrough。Ribocil（Merck）靶向 FMN riboswitch。RNA-targeting PROTAC（RiboTAC, Disney lab）招募 RNase L 選擇性降解致病 RNA。結構引導的 RNA 藥物設計是新興領域——Inforna 平台以 SHAPE 結構數據 + 小分子庫篩選 RNA-ligand pairs。
文獻參考：Tinoco, I. Jr. & Bustamante, C. (1999). J. Mol. Biol., 293, 271-281. / Siegfried, N.A. et al. (2014). Nat. Methods, 11, 959-965. / Mustoe, A.M. et al. (2018). Biochemistry, 57, 3322-3330.