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研究揭示mRNA非編碼功能

日期:2010-07-08 08:49:02

由1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者英國科學(xué)家克里克和美國科學(xué)家沃森提出的分子生物學(xué)中心法則認(rèn)為,遺傳信息是從DNA(脫氧核糖核酸)傳遞給mRNA(信使核糖核酸),再從mRNA傳遞給功能蛋白質(zhì),由此來完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的。
 
根據(jù)這一中心法則,mRNA似乎只有唯一的功能,即編碼蛋白質(zhì)。最近,美國柏斯以色列狄肯尼斯醫(yī)學(xué)中心癌癥(BIDMC)遺傳學(xué)研究小組的專家認(rèn)為,RNA的功能并沒有那么單一。
 
參與競爭的“臥底”
 
研究小組發(fā)表在近日《自然》(Nature)雜志上的文章指出,除了編碼蛋白質(zhì)外,RNA之間相互溝通的能力也賦予了它們一種新的功能:通過競爭來參與調(diào)控基因表達(dá),并且這種新功能在數(shù)以千計(jì)的非編碼RNA身上也有所體現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)具有十分重要的意義,目前科學(xué)家已掌握的功能性遺傳信息庫很可能因此獲得極大的增容。
 
此前研究認(rèn)為,小分子RNA(microRNA)可以通過與mRNA綁定來抑制基因表達(dá),阻止mRNA向蛋白質(zhì)傳遞遺傳信息,因此其與包括癌癥在內(nèi)的許多人類疾病都有關(guān)。而這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn),大自然精心設(shè)計(jì)了一幕精彩的“潛伏”活動(dòng),成千上萬的mRNA、非編碼RNA以及所謂的假基因紛紛“裝扮”成小分子RNA的面目,共同從事著“臥底”工作,從而形成了一類新的遺傳因素。這些遺傳因素一旦發(fā)生變異,就會(huì)引發(fā)癌癥或其他人類疾病。
 
負(fù)責(zé)該研究的BIDMC癌癥研究中心主任潘多爾菲表示,盡管傳統(tǒng)上人們認(rèn)為小分子RNA會(huì)抑制mRNA的功能,但事實(shí)可能恰恰相反,換句話說,并不是小分子RNA綁定了mRNA,而是RNA扣押了小分子RNA,從而保護(hù)了mRNA的表達(dá),并使小分子RNA對(duì)其他靶基因無效。研究人員將這種情況定義為競爭性內(nèi)源RNA。
 
為進(jìn)一步檢驗(yàn)他們的假設(shè),研究小組將目光轉(zhuǎn)向不編碼蛋白的假基因。由于假基因或多或少與祖先基因相同,因此它們也是正常基因的競爭者,同樣能夠識(shí)別并爭奪相同的小分子RNA。
 
研究小組分析了編碼腫瘤抑制基因PTEN的RNA以及與該基因密切相關(guān)的假基因PTENP1之間的相互作用。通過這種新機(jī)制,他們證明了PTENP1同樣也是一種腫瘤抑制因子。之后他們?nèi)绶ㄅ谥疲C實(shí)了與致癌基因KRAS相關(guān)的假基因KRAS1P也是致癌基因。
 
“潛伏者”的密語令人神往
 
潘多爾菲及哈佛醫(yī)學(xué)院的喬治·賴斯曼教授說,細(xì)胞中的非編碼RNA分子同樣具有這個(gè)新功能,這不僅意味著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了mRNA的新表達(dá)方式,而且1.7萬個(gè)假基因以及多達(dá)1萬個(gè)長片段非編碼RNA所使用的“語言”也可能被破譯。如此一來,估計(jì)將有3萬個(gè)新的遺傳因素的功能將被科學(xué)家掌握,使得細(xì)胞和腫瘤生物學(xué)的調(diào)控方式提升至一個(gè)新的水平,并使功能基因組的規(guī)模增加一倍。
 
潘多爾菲表示,科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)開始重視RNA分子之間的競爭性問題,雖然過去人們還很難梳理出相關(guān)信息,但他們現(xiàn)在已經(jīng)知道如何傾聽RNA的語言,并通過這種方式來預(yù)測(cè)哪些RNA是競爭性內(nèi)源RNA,進(jìn)而掌握它們的功能。目前科學(xué)家已經(jīng)掌握了數(shù)千個(gè)與人類疾病相關(guān)的RNA分子。這些發(fā)現(xiàn)將為生物學(xué)奠定新的基礎(chǔ),有助于開發(fā)出新手段來迅速識(shí)別與人類疾病相關(guān)的基因,并掌握其功能和作用,從而提高診斷和治療水平。

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