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Cell:在意想不到的地方中发现RNA修饰

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分子生物学中所谓的中心法则,指的是DNA转录为RNA,然后RNA翻译蛋白质。这个法则长期以来为生物体的遗传信息是如何破译和翻译提供了一个简化的解释。
在现实中,这个过程当然比60年前由诺贝尔得奖主弗朗西斯·克里克首次阐述的模式要复杂得多。弗朗西斯·克里克是发现DNA双螺旋结构的共同作者。举个例子来说,RNA类型有许多种,其中的三种——信使RNA(mRNA),转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)——是适当的蛋白质生产所必需的。此外,RNA是在被称为转录的过程中合成的,但这个过程之后RNA经常发生变化,这被称为“转录后修饰”。
这些年来已记录了许多这样的RNA修饰,尽管许多的这些已经明确了功能和意义,但是还一直笼罩着神秘的面纱。其中最常见的转录后修饰是假尿苷化(pseudouridylation),在此期间基核苷尿嘧啶核苷——U(其为RNA的四个碱基中的一个,这四个碱基缩写为A,C,T,以及U)——的化学结构发生改变,形成一个称为假尿苷(ψ)的分子。迄今为止,已发现ψ大量存在于tRNA,rRNA,以及小核或snRNA中,但直到现在,仍认为其不存在于mRNA中。
怀特海德研究所和布莱德研究所合作,开发了先进的高通量测序技术,被称为ψ-SEQ,对ψ位点进行了全面、高分辨率测绘,确认假尿苷化确实在mRNA中自然发生。这多少有些令人吃惊的发现和新的方法,已经发表于2014年9月13日的《Cell》杂志上。
“这的确是一个更好的定量方法来测量这种修饰,因为这种修饰本身就很令人感兴趣,”这篇论文的第一作者格拉斯·伯恩斯坦说。“发现mRNA的修饰是一个意外收获。”
伯恩斯坦是怀特海德研究所的创始成员杰拉尔德·芬克实验室的一名博士后研究员,他与博士后Schragi Schwartz和布莱德研究所核心成员特拉维夫雷格夫实验室的Max Mumbach合作,共同绘制酵母的ψ图谱。他们发现,假尿苷化在mRNA中有数十个位点,因此,该研究组开始确定这些修饰的功能作用。
已知假尿苷化是被假尿嘧啶合成酶(PUS)催化的,由此研究小组研究了正常的野生型酵母菌株和PUS基因被删除的变异菌株之间的mRNA假尿苷化的差异。有趣的是,热休克急剧增加正常菌株的mRNA假尿苷化位点的量,但不发生在变异的菌株中。此外,该研究小组发现,野生型酵母菌株的假尿苷酸基因的表达比遗传修饰的菌株多了约25%的水平。
这些结果表明,热休克启动酵母的动态假尿苷化程序,其有可能在不利条件下通过增加mRNA的稳定性,从而为机体产生一个有益的结果。
虽然研究开始描绘酵母mRNA的假尿苷化作用,但其方法和结论都有可能对人类产生影响。作为这项工作的一部分,科学家同时也在人类的一个细胞系中进行ψ-SEQ研究,发现,人类和酵母细胞之间有着明显相似的mRNA假尿苷化位点。值得注意的是,许多人类疾病,包括先天性角化不良(其特征在于易患癌症和骨髓衰竭,与PUS基因突变相关),这表明ψ-SEQ可以应用于揭示RNA假尿苷化在人类疾病中的意义。
摘自成都化夏化学试剂 http://www.hx-r.com


1楼2016-05-11 09:11回复