研究RNA結(jié)構(gòu)和功能的新方法
日期：2015-09-06 08:47:45
最近，德國柏林自由大學(xué)和法國斯特拉斯堡大學(xué)的科學(xué)家，開發(fā)出一種新方法，可為核糖核酸（RNA）的功能研究，提供更詳細的結(jié)果，并且與以前的方法相比，這種方法更劃算、更容易操作。
所謂的功能性RNA，對于幾乎所有的細胞和細胞過程（例如，結(jié)合蛋白或執(zhí)行催化過程），都是非常重要的。包括生物信息學(xué)研究員Max von Kleist的一個國際研究小組，產(chǎn)生了突破性的研究結(jié)果，可促進某些阻止有害病毒增殖的藥物的開發(fā)。這項研究結(jié)果以“Mutational interference mapping experiment (MIME) for studying RNA structure and function”為題，發(fā)表在最近的《Nature Methods》。
長期以來，分子生物學(xué)家認為，RNA是一種短命的存儲介質(zhì)。DNA（脫氧核糖核酸）——每個生物體的藍圖，被轉(zhuǎn)錄成RNA，然后RNA被翻譯成蛋白質(zhì)，在身體中發(fā)揮一定的功能。隨著非編碼RNA的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們越來越認識到，不同類型的RNA在功能上是活躍的，幾乎可以調(diào)節(jié)細胞功能的各個方面。在分子水平上，RNA可以與DNA結(jié)合，抑制基因片段，結(jié)合其他RNA或者它也可能結(jié)合蛋白質(zhì)，激活或抑制它們。此外，RNA本身可以具有酶活性的，即它能催化生化反應(yīng)。
該研究小組開發(fā)了一種分子生物學(xué)方法——MIME（突變干擾映射實驗），來詳細地研究RNA與其各自互動合作伙伴的相互作用。科學(xué)家選擇了一種漸進的方法：被分析的RNA是隨機變異的，因此產(chǎn)生了一個隨機變異的RNA庫。將一個互動合作伙伴（如蛋白質(zhì)）添加到這個庫中，以便根據(jù)相互作用產(chǎn)生選擇壓力。由此產(chǎn)生的RNA庫——根據(jù)功能性（例如，蛋白質(zhì)結(jié)合與非結(jié)合）而分離的，采用新一代技術(shù)進行了測序。這樣，研究人員獲得了每一種基因突變的數(shù)據(jù)，以及在RNA任何位置的精確基因突變頻率。通過生物信息學(xué)研究員Max von Kleist開發(fā)的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計計算，每一個可能突變的功能性后果是可以量化的。研究人員還可以確定RNA的哪一部分和結(jié)構(gòu)配置，可引起所研究的功能。
MIME方法對于病毒復(fù)制研究來說是一個突破。許多最具威脅性的疾病，都是由所謂的RNA病毒傳播的，如HIV、流感病毒和丙型肝炎病毒。它們的共同點是，基因組不包括DNA，而是RNA。使用MIME，科學(xué)家可以確定，一種病毒的遺傳物質(zhì)在其復(fù)制周期結(jié)束時，是如何被納入新生病毒粒子的。這對醫(yī)療實踐有很大的意義：如果有可能停止這一過程，例如，通過引入治療性RNA（互補），病毒就可能變成無害的。
目前，許多RNA為基礎(chǔ)的療法正在調(diào)查當中。MIME方法可幫助確定合適的RNA片段，因而對這類研究做出了重大的貢獻。該方法還提供了有關(guān)“哪些基因突變有病毒耐受性，哪些基因突變沒有耐受性”的信息，這對于設(shè)計治療性RNA，是非常有用的。
