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研究表明RNA监测与沉默系统之间出现串扰的初步迹象

韩国的一个科学家团队最近进行的一项研究揭示了有关细胞监控中各种系统如何相互作用的新发现。这项研究是首次确定这些系统之间的“串扰”分子。由于这些途径参与了有毒细胞或外来物质的对抗,因此该研究在抗病毒开发,基因治疗和农业中具有多种潜在应用。

分子生物学的中心教条描述了如何在细胞中将双链DNA转录成称为RNA的单链分子,最终将其翻译成蛋白质。但是,此过程并非万无一失,有时会产生RNA或蛋白质分子包含可能会损坏电池的错误。为了保护自己免受这些潜在有害分子以及外来病毒RNA的侵害,细胞已开发出复杂的监视系统来识别和降解异常的RNA和蛋白质。例如,RNA质量控制(RQC)系统以细胞自身包含错误的RNA为目标,而转录后基因沉默(PTGS)主要通过“沉默”其基因来靶向外源RNA(例如入侵病毒的RNA)。同样,一个单独的细胞系统处理蛋白质质量控​​制。为了维持细胞过程的适当平衡,必须严格监管这些监视系统。例如,由于RQC和PTGS均靶向RNA,因此当一个过程被抑制时,另一个过程被激活。但是,到目前为止,确切的系统交互方式仍然是个谜。

在《自然植物》杂志上发表的一项新研究中,韩国大邱庆北科学技术学院的科学家在6月M. Kwak教授的带领下发现了RNA降解途径之间的新联系。谈到他们的研究动机时,夸克教授说:“我们想研究通过小调节性RNA控制基因沉默的新机制。”

为了进行调查,科学家在植物拟南芥中设计了一种特定于细胞类型的遗传系统,从而使他们能够监测RNA沉默。绿色荧光蛋白基因用作目标(或猎物)分子,并与名为Orion的分子构建体配对,该分子利用PTGS系统靶向并降解猎物RNA。表达没有猎户座猎物的植物细胞显示绿色荧光,而同时表达猎物和猎户座的植物细胞(称为PORI细胞)几乎没有荧光。

使用该系统,研究人员发现了有缺陷的PORI植物,但该植物仍显示出荧光。该植物在名为RPT2a的蛋白质中携带了一个突变,已知该突变是蛋白质质量控制系统的一部分。进一步的研究表明,RPT2a对于RQC和PTGS之间的串扰至关重要。具体来说,他们发现RPT2a靶向RQC蛋白进行降解,从而降低了RQC的影响并增强了PTGS的作用。当细胞中存在外源RNA时,这特别有益,因为与RQC不同,PTGS包括一种扩增过程,可警告附近的细胞进一步使外源RNA沉默。

这项研究是世界上第一个显示RPT2a在维持细胞中两个RNA降解系统之间的平衡中的作用的研究。郭教授对这项研究的潜在影响持乐观态度。他说:“这里涉及的RNA监测机制与其他植物,动物和人类细胞在应对病毒感染或任何外来遗传物质时所使用的机制相同。因此,更好地了解这些系统的工作方式将有助于开发用于治疗疾病或实施基因操作的新疫苗/抗病毒药物,例如农业或基因疗法。”

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