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Science:“垃圾”RNA編碼的重要小蛋白

日期:2016-01-18 09:09:58

 來自德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員在人類心臟細(xì)胞中鑒別出了從前未知的一種小蛋白,證實(shí)它在心肌收縮中起至關(guān)重要的作用。這一蛋白是由以往認(rèn)定為非編碼RNA的一種RNA分子所生成,表明可能還存在許多其他的發(fā)揮重要生物學(xué)功能的 “非編碼”片段。

 

發(fā)表在115日《科學(xué)》(Science)雜志上的研究結(jié)果,為開發(fā)出一些治療方法來增強(qiáng)心力衰竭患者的心肌收縮力提供了一個潛在新靶點(diǎn)。

 

新論文的資深作者是德克薩斯大學(xué)Hamon再生科學(xué)與醫(yī)學(xué)中心主任、分子生物學(xué)教授Eric Olson博士。20156Olson和同事們曾率先揭示非編碼RNA能夠編碼蛋白質(zhì)。他們在分析梳理肌肉特異性的長鏈非編碼RNAlncRNAs)以了解它們的功能時(shí),發(fā)現(xiàn)了一種在骨骼肌中特異性表達(dá)的lncRNAmyoregulin。盡管這一RNA以往被歸類為是非編碼RNA,它的序列中包含的一小段卻看上去好像一個編碼區(qū)域。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在Cell雜志上。

 

上周,Olson課題組在《科學(xué)》(Science)雜志上稱,利用了對肌肉具有高親和力的AAV9,將CRISPR-Cas9編輯元件傳送了杜氏肌營養(yǎng)不良癥小鼠模型中。從而顯著改善了這些小鼠的肌肉功能。

 

在這篇新Cell文章中,研究人員將新發(fā)現(xiàn)的這一蛋白命名為DWORFdwarf open reading frame),其只包含34個氨基酸,這使得它成為了已知在小鼠基因組中編碼的第三個最小的蛋白質(zhì)。相比之下,一個中等大小的蛋白質(zhì)要比它大10倍,包含大約350個氨基酸。DWORF也編碼于人類基因組中。

 

這一DWORF蛋白刺激了控制肌肉收縮的鈣離子泵。隨著DWORF的增加,心臟以更大的力量泵血。Olson博士說:“心臟中有一個控制泵血的剎車,DWORF切斷了這一剎車,使得心肌更猛力地泵血。”

 

研究人員還在慢抽搐骨骼肌纖維(這種肌纖維使得個體能夠跑完馬拉松)中發(fā)現(xiàn)了DWORFDWORF是在過去科學(xué)家們認(rèn)為是非編碼RNA(有時(shí)通俗地叫做“垃圾”RNA)的一類RNA轉(zhuǎn)錄物中被發(fā)現(xiàn)的(延伸閱讀:第三軍醫(yī)大發(fā)現(xiàn)垃圾RNA能抑制血管動脈粥樣硬化 )。然而新出現(xiàn)的證據(jù),如發(fā)現(xiàn)DWORF,表明許多具有生物活性的小蛋白都隱藏在基因組中的這些被認(rèn)為是非編碼的區(qū)域中,由于它們的小尺寸,一直被科學(xué)家們所忽視。

 

論文的共同主要作者、Olson博士實(shí)驗(yàn)室博士后Catherine Makarewich說:“盡管很小且自身非酶, DWORF一類的肽能夠調(diào)控大得多的分子復(fù)合物的功能,就像小舵決定了大船的方向一樣。”

 

研究的共同主要作者、德克薩斯大學(xué)西南一些中心科學(xué)家訓(xùn)練項(xiàng)目學(xué)生Benjamin Nelson說:“闡明DWORF一類小蛋白的完整目錄可提供有關(guān)細(xì)胞分子機(jī)器調(diào)控機(jī)制的一些重要新見解。”

 

論文作者、分子生物學(xué)教授Rhonda Bassel-Duby博士說:“我們沉浸在這一RNA‘垃圾堆’中,找出了一個隱藏的寶藏。”

 

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