震惊遗传界的环状RNA

中国教育装备采购网2013-04-17 12:04围观1734次我要分享

  科学家们在装满古怪RNA的匣子中看到最新的玩意:天然生成的环状RNA分子影响了基因表达。

  在最新一期(2月27日)《自然》(Nature)杂志上,两篇重要的研究论文揭示出一些环状RNA充当分子“海绵”,结合并封闭了称作microRNAs的微小基因调控子。此外,研究人员推测环状RNAs还具有许多其他的功能。其中一篇Nature文章的主要作者、德国Max Delbrück分子医学中心系统生物学家Nikolaus Rajewsky说,这些分子构成了一个“隐秘的未知RNAs平行宇宙”。

  这一发现再次提醒人们:RNA并不仅仅是DNA与编码蛋白之间的一个平凡信使。在过去的20年里,研究人员发现了大量的非常规RNA。一些长度意想不到的短,一些则长到令人感到惊讶,而另一些则颠覆常规具有阻止其他RNA链翻译形成蛋白质的功能。几乎所有的RNA都是线性的,为数不多的关于植物和动物中的环状RNAs的记述,也被当做遗传意外或实验人为因素而遭到忽视。

  实际,线性RNAs的优势有可能一直是假象。经典的RNA测序方法只能分离具有特征性分子“尾巴“的那些分子。环状RNAs的末端连接在一起,缺乏这些尾巴,因此被普遍忽略掉。

  然而随着测序技术的进步,使得生物学家们累积了大量的RNA序列数据集,其中一些来自无尾巴的RNA。去年,斯坦福大学医学院的分子生物学家Julia Salzman和同事们送出了来自这一环状宇宙的第一份信函。他们报道称在寻找用传统方法可能忽视的RNA过程中,发现了过量的环状人类RNAs。当Rajewsky和同事们挖掘环状RNA分子的数据库时,他们在线虫、小鼠和人类中发现了成千上万的环状RNAs。

  Sontheimer说:“这是另一个极好的例子,表明一种重要的RNA在雷达下飞行。”

  丹麦奥胡斯大学的Thomas Hansen和Jorgen Kjems领导的另一个独立研究小组完成了第二篇Nature论文研究。这两篇论文都将焦点放在了由大约1500个核苷酸构成的一个环状大RNA上,它表达于小鼠和人类的大脑中。研究人员发现它包含了70个miR-7的结合位点。MicroRNAs是一些通过结合和阻止mRNA翻译阻断基因表达的短片段RNA。一直以来人们知道,MiR-7的靶标与癌症和帕金森氏病存在着关联。

  Hansen研究小组发现这一环状RNA的表达阻断了miR-7。它使得miR-7活性受到抑制,miR-7靶基因表达增高,研究人员推测这是因为这一RNA环捕获和失活了miR-7。Rajewsky研究小组证实,在斑马鱼中表达这一环状RNA或敲除miR-7可以改变大脑发育。

  Rajewsky说,环状RNAs也可能是细胞外microRNA的海绵。一些有可能具有病毒microRNAs的结合位点,从而破坏了免疫应答。Rajewsky猜测,环状RNA可能甚至与RNA结合蛋白发挥了互作。Salzman表示同意:“它们数量如此的丰富,可能扮演了多种功能角色。”

  那么RNAs是否还有其他的形状?“我不认为我们可能错过了其他的形式。但你知道总会有人找到它,”剑桥麻省理工学院分子生物学家Phillip Sharp笑着说。

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