一種蛋白的亞細(xì)胞位置對(duì)于其功能來說至關(guān)重要，越來越多的研究表明，mRNA的定位是調(diào)控蛋白位置的一個(gè)進(jìn)化上保守的作用機(jī)制。要想了解這些作用元件之間的相互作用關(guān)系，以及對(duì)于基礎(chǔ)生物學(xué)功能，以及疾病發(fā)生的病理學(xué)原因，掌握基因功能的遠(yuǎn)程調(diào)控機(jī)制，必不可少。

近期來自劍橋大學(xué)的幾位學(xué)者就以“Remote Control of Gene Function by Local Translation”為題，探討了基因功能遠(yuǎn)程調(diào)控研究領(lǐng)域的一些重要進(jìn)展，以及基因功能空間調(diào)控的即時(shí)機(jī)制。

在人類和其他生物細(xì)胞中，只有一部分的基因在特定的時(shí)間處于活化狀態(tài)，這很大程度上取決于生命的階段以及細(xì)胞的特定職責(zé)。細(xì)胞利用不同的分子機(jī)制來根據(jù)需要協(xié)調(diào)基因激活和失活。遮蓋基因阻止其激活或是暴露它們以供利用，都是科學(xué)家們希望能深入了解的方面。

mRNAs在亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)運(yùn)，以及其后的翻譯都需要特殊的定位信號(hào)，這是調(diào)控蛋白位置的一個(gè)進(jìn)化上保守的作用機(jī)制。即時(shí)性的合成能給蛋白加上新的信號(hào)特征，幫助維持該處蛋白質(zhì)組的動(dòng)態(tài)平衡。因此同地翻譯就在許多方面發(fā)揮了重要作用，比如遠(yuǎn)端神經(jīng)元隔離，而RNA定位和翻譯的失調(diào)，也會(huì)令神經(jīng)元分布和存活出現(xiàn)紊亂。

2012年，新澤西醫(yī)學(xué)和牙科大學(xué)等處的研究人員發(fā)現(xiàn)軸突尖端和神經(jīng)元的突觸信號(hào)傳輸過程中涉及的蛋白以前體形式（信使RNA或mRNA）傳輸，這種傳輸對(duì)脊椎延伸中神經(jīng)信號(hào)的單一傳輸是必需的。

研究指出這些mRNAs以單個(gè)文件形式傳輸，每個(gè)顆粒只表達(dá)一種mRNA。盡管單程運(yùn)輸多個(gè)mRNAs可能看起來更高效，但這可能利于神經(jīng)元突觸的形成和神經(jīng)運(yùn)作所需要的靈活性。

這不僅表明了解這些mRNAs是如何被運(yùn)送到神經(jīng)突觸中，可能有助于科學(xué)家解開記憶產(chǎn)生的奧秘，而且這也指出了基因遠(yuǎn)程調(diào)控的一種作用機(jī)制。

今年哈佛大學(xué)的研究人員采用了一種新技術(shù)，在完整細(xì)胞中同時(shí)確定數(shù)以千計(jì)mRNAs和其他類型RNAs的定位——測定堿基序列來鑒別它們，并揭示出它們?cè)谧鍪裁础?/span>

研究人員嘗試在細(xì)胞中固定RNA，生成包含許多復(fù)制DNA的小球，然后采用新一代DNA測序，使之在固定細(xì)胞中起作用。4種閃光顏色可揭示每種復(fù)制DNA的堿基序列，告訴他們匹配RNA的堿基序列。這些序列理論上可提供無限數(shù)量的獨(dú)特地址——一個(gè)原始RNA一個(gè)地址。

通過這樣全面檢測細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)，研究人員能夠指出在諸如大腦一類的復(fù)雜組織中現(xiàn)在看不到的許多重要差異。這將有助于我們了解組織的形成以及在健康和疾病狀態(tài)中的功能機(jī)制。

此外今年1月，發(fā)表在Science上的一篇論文也分析了編碼蛋白的mRNA位置，他們開發(fā)出了一種小鼠模型，在這一模型中他們給所有編碼β-actin蛋白的信使RNA(mRNA)帶上了熒光標(biāo)記。β-actin是一種大量存在于大腦神經(jīng)元中的重要結(jié)構(gòu)蛋白，是記憶形成的一個(gè)關(guān)鍵作用因子。

研究人員發(fā)現(xiàn)β-actin mRNA分子剛在海馬神經(jīng)元細(xì)胞核中形成，就移動(dòng)到了細(xì)胞質(zhì)中，這些mRNAs被包裝成顆粒，因此不能生成蛋白質(zhì)。他們隨后看到刺激神經(jīng)元導(dǎo)致了這些顆粒分解，因此這些mRNA分子暴露出來，可用于合成β-actin蛋白。

這些研究結(jié)果都有助于我們進(jìn)一步探索RNA定位的基因功能遠(yuǎn)程調(diào)控作用，解決了這些問題，也許我們對(duì)于大腦這個(gè)復(fù)雜機(jī)器的認(rèn)識(shí)又能上一個(gè)臺(tái)階。