為什麼 RNA 雙鏈很穩定，但是生物體內 RNA 都是單鏈的呢？

知識 10-04

看到匿名的回答和有人提到ADAR，interesting，我也答一個。

先對雙鏈RNA的範圍限定一下，把由兩條鏈組成的dsRNA和一條鏈內部形成二級結構的dsRNA分開討論（雖然一般特指後者）。

由兩條鏈組成的dsRNA確實是穩定的，但由於這樣的雙鏈RNA對於細胞而言往往是病毒信號，所以這樣的dsRNA一般是不被允許的。一旦有不應出現的dsRNA，各種與病毒免疫相關的dsRNA結合蛋白（dsRBP）、內切酶等等蜂擁而上，很快就把它們幹掉了（by the way，一般提RNA出問題的是RNase A之類，RNase A能解鏈，所以和雙鏈無關）。但是得排除一些情況，比如我們常見的miRNA、tRNA等等。這些RNA的確能跟互補序列形成穩定的二級結構，但是，這些RNA在行使功能的時候往往有蛋白的參與。這些蛋白最基本的作用是：防止RNA或者RNA與作用靶標被RNase識別並降解。最好的例子就是當你轉siRNA的時候是必須要加修飾的，否則它們與Ago等形成複合體之前就沒了。

然後是一條RNA鏈內部的二級結構，也就是我們常說的dsRNA。雖然目前為止沒有太好的in vivo測量RNA結構的方法，但RNA內部穩定二級結構（尤指mRNA）應該是廣泛存在的。這裡有幾個證據：

ADAR。ADAR全稱是作用在RNA上的腺嘌呤脫氨酶，作用是將dsRNA上的某些A脫氨變成Inosine（I），在強調鹼基匹配的時候Inosine可以表現為G。而且，A-to-I一般發生在A-U或A-C匹配上（與ADAR結構有關），而從數據上看被編輯後的RNA沒有必然變得更鬆散或更緊密。

由以下現象（1）ADAR家族在胞漿和細胞核內都有；（2）A-to-I這種轉變是廣泛存在的（我們實驗室都測N多了）；（3）某些蛋白可以識別I，比如MDA5，並能利用之區別內源的和外源的dsRNA。我們可以推論，dsRNA應當是廣泛存在的。

miRNA targeting的問題。miRNA通常識別mRNA的3 UTR區，有時候3 UTR上會帶有很多不同的miRNA的位點——然而我們僅通過序列來預測miRNA的target往往不準（它們表現得更specific）。這當然與RISC的機制有關，比如近期發表的幾篇關於RISC怎麼找target的文章，這裡就不展開了。這裡有兩個可能，一個是RNA本身有二級結構，RISC往往沒有解旋酶活性，於是一些target就藏在了dsRNA裡面了；另一個是RNA會被很多蛋白（RBP）結合著，這裡包括一些基於序列的RBP，也有些基於結構的RBP。當然了，這個point不一定是準的。

體內廣泛存在dsRBP，與RNA相互作用。這裡例子好多，比如TRBP這些已經明確知道功能的蛋白（寫錯了，FMR1和HuR是單鏈的）。這些dsRBP有時候能保護dsRNA不被一些內切酶識別。（一般mRNA是5 去帽-5 外切酶降解或者3』外切酶降解，內切的情況比較少）

各種結構相關的測序結果。

現在in vivo測量RNA二級結構的方法有幾個：基本基於高通量測序：DMS-seq和（ic）SHAPE（基於化學修飾導致反的轉錄終止）、PARS（基於內切酶偏好性）、PARIS（紫外交聯）。這些方法儘管都十分局限，只有PARIS能測不同分子間的相互作用，而且常常測得不準（PARIS，說的就是你的假陽性），它們確實說明了in vivo情況下有很多的RNA二級結構，但這不是重點。重點是，它們說明了，in vivo情況下，RNA二級結構和我們在in vitro情況下折出來的東西往往不是一樣的！這說明，在胞漿條件下，有蛋白或者其他因素（RNA或者一些奇奇怪怪的東西）參與了RNA結構的維持。

最後回答下體內RNA是怎麼保證不被其他RNA結合。最重要的因素就是結構和蛋白，還有時序和亞定位。相似的序列只要有一方被結構或者蛋白保護，自然就不會匹配。而如果兩個相似的分子不再同一時空表達，當然不會碰到一起。之後再考慮一些其他因素，比如兩個RNA分子如果部分結合，在其他序列/蛋白的影響下它們會怎樣——這需要一些建模，我不清楚。

最後的最後我想強調，談RNA二級結構，或者RNA-RNA interaction，必需考慮到胞漿環境，尤其是RBP的作用。RNA自摺疊固然是很有的，若沒有蛋白或者別的東西的介導、維持，單靠自由能，它們也只能在試管裡面折了。