【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物，具体涉及一种rna折纸结构及其在细胞内原位自组装的方法。
技术介绍
1、自然界中rna分子多以一条链组成，其结构特征可以分为三个层次——一级结构、二级结构和三级结构。rna的一级结构指的是由a，u，g和c四类核苷酸排列的先后顺序组成的碱基序列；rna的二级结构则是由其链内碱基的互补配对关系形成的，其中包含着许多的由未互补碱基构成的单链区域以及许多由互补碱基对形成的双链区域。按照形态特征划分，rna的二级结构可以被认为由以下几个基本构件组成：单链结构、茎、发卡环、凸环、内环以及多分枝环。
2、rna的三级结构指的是其三维空间结构，通常是在二级结构的基础上，由共轴堆积(coaxial stacking)、假结结构(pseudoknot)、a-小沟模体(a-minor motif)以及“吻式”发夹(kissing loop，两个发夹结构通过环之间的碱基配对形成的共轴螺旋)等三级相互作用模体(tertiary interaction motifs)的形成来稳定的。当前，人们对相关三级相互作用如何调控rna的构象动态以实现rna的多种生理功能的机制了解甚少。
3、rna纳米结构是一种人工设计的具有特定的二维或三维形状特征的rna分子，通常分为两种类型，一种是由众多的短链rna通过各自折叠形成多个结构单元，而后多个结构单元进一步组装形成最终结构，这类结构称为rna瓦片结构(rna tile)；另一种是由单一的长链rna分级组装形成最终结构，这类结构称为rna折纸结构(rna origami)。后者
4、现有rna纳米结构组装的研究相对较少，而且主要集中于非细胞环境下组装方法的探索和设计工具的开发。这些组装方法体现在对多种三级相互作用模体的开发和利用，诸如kissing loop、paranemic crossover、branched kissing loop；设计工具则包括了road package、sterna等自动化计算机设计程序。
5、原子力显微镜(atomic force microscope，afm)，一种可用来研究包括绝缘体在内的多种材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。扫描样品时，将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时针尖将与样品表面相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
6、现有技术存在的问题：
7、现有的将rna纳米结构应用于细胞内的研究是通过将外源(exogeneous)rna结构侵入细胞内实现预期的功能。这些外源rna结构是由体外转录(in vitro transcription)而来，在非细胞环境下进行组装，然后将组装好的结构递送到细胞内部。由于体外转录的rna一经降解便不复存在，因此其时效性很低；体外转录出来的rna需要进行较高要求的纯化过程，未彻底纯化的残留物会对细胞造成一定的毒性；此外还可能会被免疫细胞识别进而引发一系列免疫反应。将dna模板导入到细胞或者直接插入到基因组中，利用细胞内天然的转录元件进行源源不断地转录，并让转录出来的rna分子发生原位自组装，这种方式形成的rna纳米结构具有很高的时效性，并且细胞毒性和免疫原性会大大降低。但是使rna纳米结构在细胞中发生原位自组装的难度较大，相关研究也很少。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是如何实现rna纳米折纸结构在真核细胞内的原位自组装和/或如何获得低毒或低免疫原性的rna分子检测探针或标签和/或如何利用rna的组装来调节生物功能元件的活性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了制备rna分子的方法，其特征在于：所述rna分子具有rna折纸结构特征，所述rna折纸结构为网格状结构的rna折纸结构，所述方法包括将编码目的单链rna的dna分子导入细胞中转录生成所述目的单链rna，所述目的单链rna在所述细胞中通过第一步自折叠组装形成二维结构rna，所述二维结构rna再通过第二步自组装折叠形成具有网格状结构的rna折纸结构；
3、所述二维结构rna具有环(loop)结构和凸(bulge)结构，所述rna折纸结构是由2个以上的结构单元连接而成的具有网格状(wireframe)结构的rna；每个所述结构单元包括一个支柱(pillar)和两个横梁(beam)，每个结构单元的端点均是环结构(loop)，每个结构单元的拐角均是凸结构(bulge)，所述支柱通过两个凸结构连接两个所述横梁，所述支柱与所述横梁的连接处构成所述结构单元的拐角；所述网格状(wireframe)结构的每一行中相邻的两个所述结构单元通过一个所述结构单元端点的环结构(loop)与另一个所述结构单元的拐角的凸结构(bulge)结构形成rna模体结构进行连接；所述网格状(wireframe)结构的每一列中相邻的两个所述结构单元通过3′,5′-磷酸二酯键连接。
4、所述目的单链rna可通过包括如下步骤的方法获得：使用计算机软件设计所述rna折纸结构的三维结构模型，基于所述三维结构模型确定所述rna折纸结构中构成网格状结构的所述结构单元的行数和列数及排列方式；根据所述排列方式确定所有所述结构单元中所述凸结构和所述环结构中的核苷酸碱基互补配对关系(所述碱基互补配对应关系包括：所述结构单元中的所述凸结构中的核苷酸和同一行相邻的所述结构单元的所述环结构的核苷酸形成氢键构成碱基互补配对；所述结构单元中的所述凸结构上的核苷酸不与同一所述结构单元中的所述环结构上的核苷酸形成氢键，不构成碱基互补配对)使用所述计算机软件生成所述目的单链rna。
5、上述方法中，所述结构单元中所述支柱(pillar)的长度p1的值可为p1＝[(n×11)/2]bp，c形结构单元中所述梁(beam)的长度p2的值可为p2＝(n×11-8)bp，所述n可为正整数。
6、上述方法中，所述rna模体可为分支型“吻式”发卡模体branched kissing loop；所述结构单元中的所述凸结构中的6个核苷酸和同一行相邻的所述结构单元的所述环结构的6个核苷酸可形成氢键构成碱基互补配对。所述rna模体还可为“吻式”发夹结构(kissingloop)、p型交叉(paranemic crossover)结构或其它结构模块。
7、上述方法中，所述结构单元为可c形结构单元；所述结构单元还可为其它形状的结构单元，如z型、u型结构单元等。
8、上述方法中，所述细胞可为真核细胞。
9、为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了上文所述的目的单链rna分子。
10、上述方法中，所述网格状结构的同一行的c形结构单元中的所述环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.制备RNA分子的方法，其特征在于：所述RNA分子具有RNA折纸结构特征，所述RNA折纸结构为网格状结构的RNA折纸结构，所述方法包括将编码目的单链RNA的DNA分子导入细胞中转录生成所述目的单链RNA，所述目的单链RNA在所述细胞中通过第一步自折叠组装形成二维结构RNA，所述二维结构RNA再通过第二步自组装折叠形成具有网格状结构的RNA折纸结构；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述结构单元中所述支柱的长度P1＝[(N×11)/2]bp，C形结构单元中所述横梁的长度P2＝(N×11-8)bp，所述N为正整数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述RNA模体为分支型“吻式”发卡模体Branched kissing loop；所述结构单元中的所述凸结构中的6个核苷酸和同一行相邻的所述结构单元的所述环结构的6个核苷酸形成氢键构成碱基互补配对。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述结构单元为C形结构单元；所述细胞为真核细胞。
5.权利要求1-4中任一权利要求所述的目的单链RNA分子。p>
6.生物材料，其特征在于：所述生物材料为下述任一种：
7.调节功能元件的活性的方法，其特征在于：所述方法通过将功能元件的编码序列嵌入权利要求6所述DNA分子中得到重组功能元件，通过将所述重组功能元件进行表达来调节所述功能元件的活性。
8.一种RNA分子，其特征在于：所述RNA分子具有RNA分子折纸结构，所述RNA折纸结构为具有网格状二维形状和/或三维形状结构的RNA纳米结构。
9.根据权利要求8所述的RNA分子，其特征在于：所述RNA分子按照权利要求1-4中任一所述的方法制备。
10.权利要求5所述单链RNA分子、权利要求6所述生物材料和/或权利要求8或9所述RNA分子的下述任一种应用：
...【技术特征摘要】
1.制备rna分子的方法，其特征在于：所述rna分子具有rna折纸结构特征，所述rna折纸结构为网格状结构的rna折纸结构，所述方法包括将编码目的单链rna的dna分子导入细胞中转录生成所述目的单链rna，所述目的单链rna在所述细胞中通过第一步自折叠组装形成二维结构rna，所述二维结构rna再通过第二步自组装折叠形成具有网格状结构的rna折纸结构；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述结构单元中所述支柱的长度p1＝[(n×11)/2]bp，c形结构单元中所述横梁的长度p2＝(n×11-8)bp，所述n为正整数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述rna模体为分支型“吻式”发卡模体branched kissing loop；所述结构单元中的所述凸结构中的6个核苷酸和同一行相邻的所述结构单元的所述环结构的6个核苷酸形成氢键构成碱基互补配对。
4.根据权利...
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