作为随机分支聚合物的 RNA 的标度性质

RNA 序列的核苷酸之间形成碱基对，产生复杂且通常高度分支的 RNA 结构。尽管大量研究已证明 RNA 高度分支的功能重要性——例如对于其空间紧凑性或与其他生物大分子的相互作用——RNA 分支拓扑在很大程度上仍未被探索。在此，我们利用随机分支聚合物理论，通过将 RNA 二级结构映射到平面树图上来探究 RNA 的标度性质。聚焦于不同长度的随机 RNA 序列，我们确定了与其分支拓扑相关的两个标度指数。我们的结果表明，RNA 二级结构系综的特征为退火随机分支，并且标度类似于三维中的自避树。我们进一步表明，所获得的标度指数在核苷酸组成、树拓扑和折叠能量参数变化时是稳健的。最后，为了将分支聚合物理论应用于长度不能任意变化的生物 RNA，我们展示了如何从其固定长度的单个 RNA 分子的相关拓扑量分布中获得两个标度指数。以此方式，我们建立了一个研究 RNA 分支性质并将其与其他已知分支聚合物类别比较的框架。通过理解 RNA 与其分支结构相关的标度性质，我们旨在增进对基本原理的理解，并开启设计具有所需拓扑性质的 RNA 序列的可能性。