RNA 伴侣作用的广义迭代退火模型

由于 RNA 分子具有崎岖的能量景观，其折叠过程由动力学分配机制描述，即只有一小部分 ($\phi_F$) 达到折叠态，而其余部分动力学陷获在错误折叠的中间态中。从错误折叠态到天然态的转变时间可能远超生物学相关时间尺度。因此，体内的 RNA 折叠通常由称为 RNA 伴侣的蛋白质辅因子辅助，它们能将 RNA 从多种错误折叠结构中解救出来。我们考虑了两种基于化学动力学和化学主方程的辅助折叠模型。在适用于 I 类底物的被动模型中，错误折叠结构与 RNA 伴侣的瞬时相互作用足以使错误折叠结构失稳，从而在熵上降低折叠势垒。为使该机制高效，坍缩 RNA 与蛋白质辅因子之间的中间核糖核蛋白 (RNP) 复合物应具有最佳稳定性。我们还引入了一种主动模型（适用于 $\phi_F$ 较小的严格底物），该模型解释了关于 CYT-19 作用于 I 组内含子核酶的最新实验发现，表明 RNA 伴侣并不区分错误折叠态和天然态。在主动模型中，RNA 伴侣系统利用 ATP 水解的化学能反复结合和释放错误折叠及已折叠的 RNA，从而显著提高天然态的产率。此处概述的理论表明，与实验一致，在稳态下天然态的形成概率并非单位概率。