Nature發布大型全基因組RNA分析研究
日期:2013-11-26 09:04:51
由來自賓夕法尼亞州立大學的化學家和植物生物學家領導的一個研究小組開發出了一種分子技術,將有助于科學團體以從前不可能達到的規模,來分析在基因表達調控中起重要作用的分子。
科學家們開發出了一種方法,能夠更精確預測在活細胞內核糖核酸分子(RNAs)的折疊情況,由此闡明植物以及其他的活體生物對環境條件做出反應的機制。這一研究小組由生物學教授Sarah M. Assmann和化學教授Philip Bevilacqua共同領導,相關論文在線發表在《自然》(Nature)雜志上。
Assmann 說:“科學家們曾研究過少數的個別RNA分子,而現在我們獲得了細胞中幾乎所有的、超過1萬種不同RNA分子的數據。這是我們首次在全基因組基礎上確定植物中的RNA分子的結構,其適用于所有生物。”
溫度和干旱等環境壓力因素會影響RNA分子的結構,由此影響基因的表達方式。Bevilacqua說:“人們預計,氣候變化會導致越來越極端和不可預知的熱浪及干旱,從而影響我們的糧食作物,其部分程度上是通過影響糧食作物的RNA分子,由此影響其蛋白質翻譯而達到這一效應的。對環境因素影響RNA結構,并由此影響基因表達的機制我們了解得越多,就越有可能利用一些生物技術方法培育或開發出更加耐受這些壓力的作物。這些作物能夠在更為邊緣的條件下更好地生長,有助于養活全球不斷增長的人口?!?/SPAN>
在這項新研究中,賓夕法尼亞州立大學研究小組確定了擬南芥植物中各種RNA分子的結構。
擬南芥俗稱鼠耳芥,研究人員說由于它是首個進行全基因組測序的植物物種,且具有最大數量的可用遺傳工具,因此是RNA研究的理想模型。
RNA是所有生物體中DNA與蛋白質之間的中間分子,是基因表達信號通路中的重要元件,基因的表達控制了生物體的功能。不同于雙鏈DNA分子,通過扭曲及環繞蛋白在細胞內壓縮。RNA是單鏈分子,自身進行折疊。研究人員著手解答了這一問題:RNA在細胞中究竟是怎樣折疊的以及這樣的折疊調控基因功能的機制。
Bevilacqua說:“我們需要一個工具來解答這一問題。這一工具可以將一種化合物導入植物中,改變某些RNA片段但不影響其他部分,隨后給出RNA結構的讀值。利用這一技術我們可以闡明哪些類型的基因與某些RNA結構性狀相關。我們可以嘗試了解這些基因結構改變與某些生物學功能的相關性。”
Assmann說:“以往,研究人員會在細胞中逐個地探詢個別RNAs的結構,這是一個繁瑣的過程。你不能僅通過了解一個或幾個RNAs的結構就概括出規律,或是概述RNAs的行為——你無法得到一種模式?,F在我們獲得了一種特殊生物體的全基因組信息,我們可以開始概括出RNA結構影響基因表達,及最終影響植物功能的模式。其他的科學家們可以探究目的生物體,看可以概括出什么規律。是否存在一些適用于所有生物的、有關RNA結構影響基因表達機制的規律?”
Bevilacqua補充說:“由于RNA在基因調控中發揮著如此重要的作用,我們開發的工具可以供致力于研究所有生物系統的科學家們使用。”
這種方法對于人類健康——例如了解感染引起的發燒有可能如何影響了人類和病原體的RNA結構,具有長期的潛在影響。
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