德克薩斯大學奧斯汀分校的分子生物學家們解開了雙鏈RNA在正常狀態以及疾病狀態細胞中重塑機制其中的一個秘密。這一發現有可能對治療癌癥和人體內的病毒產生重要影響。

這項發布在本周《自然》（Nature）雜志上的研究發現在所有生命形式中存在一種古老的酶——DEAD-box蛋白充當了重復利用的“納米活塞”（nanopistons）。它們利用化學能加壓并撬開RNA鏈，從而使其形成新的結構。

“如果你想將燃料能源與機械能結合驅動鏈分離，這是一個非常靈活的機制，”文章的共同作者、細胞和分子生物學研究所所長、自然科學學院分子生物學系主任Alan Lambowitz說。

在所有細胞生物體中，RNA對將遺傳信息翻譯合成蛋白質起至關重要的作用。DEAD-box蛋白是稱作“RNA解螺旋酶”的最大的家族。

凱斯西儲大學醫學院生物化學教授Eckhard Jankowsky說：“人們知道這些酶并不像常規的解旋酶一樣發揮功能已有一段時間。新論文提供了重要的信息解析了解鏈反應運行的機制。它標志著朝著理解RNA生物學中許多步驟的分子機制邁出了重要的一步。”

Lambowitz說當他實驗室的博士后研究人員Anna Mallam猜測出DEAD-box組合發揮功能時，便獲得了基礎的認識。他們發現蛋白質上的一個區域結合到了作為能量來源的ATP分子上，另一個區域則結合到了雙鏈RNA上。

Mallam說：“一旦第二結構域鎖定到RNA上，且第一結構域抓住了它的ATP，‘活塞’就會落下。它具有一個銳利邊緣在兩鏈之間猛沖，抓住一條鏈，使之彎曲讓道。

Lambowitz、Mallam和他們的同事在酵母的DEAD-box蛋白Mss116p中揭示了這一機制。這一機制對于整個蛋白質家族幾乎肯定普遍適用的，因此對于生命的所有區域也是如此。

Lambowitz說：“我們知道每個DEAD-box蛋白都具有相同的結構。它們大概都采用了相同的機制。”

Lambowitz說Mss116p蛋白作為一個普遍的重塑裝置尤其有用因為它們能夠結合到所有RNA上。

他說：“它識別雙鏈RNA的幾何形狀。它不在意序列，也不在意特異RNA分子的功能。它只是看著它，結合它，并因為這一原因能夠被整合到許多不同的細胞過程中。”

DEAD-box蛋白的這種靈活性對于正常細胞的功能至關重要，細胞依賴于一系列RNA分子開展包括蛋白質合成在內的基本細胞過程。

它也常在癌癥和感染中受到劫持，DEAD-box蛋白的過量表達有可能幫助驅動了失控的細胞增殖，而細菌、真菌和病毒等引起的感染則需依賴特異的DEAD-box蛋白進行傳播。

Lambowitz說：“這是一個基礎科學。其重要意義在于從根本上了解了這一機制是如何運作的。當你在正常細胞過程和疾病進程中了解DEAD-box蛋白如何起作用時，你完全可以開始考慮它們在如癌癥和病毒等事物中有可能是如何被靶向的。”

“你甚至可以設想，在遙遠的未來，它們如何被整合到人工納米機器中，用于細胞內外的開關和其他機械設備，”Lambowitz說。