研究發現RNA能調節DNA的轉錄方式 對藥物設計具有重大意義

2020-12-13 騰訊網

芝加哥大學的一組科學家發現了一種以前不為人知的基因表達方式。最新的研究顯示，RNA本身可以調節DNA的轉錄方式，而不是單向地從DNA到RNA再到蛋白質。這一發現對我們理解人類疾病和藥物設計具有重要意義。

「這似乎是一條我們不知道的基本途徑。任何時候，它都有望開闢全新的研究和探索方向，」世界著名化學家Chuan He教授說。

人體是現存最複雜的機械構造之一。每次你撓一下鼻子，都是在進行比任何火箭飛船或超級計算機更複雜的活動。我們花了幾個世紀的時間來解構它是如何工作的，每一次有人發現一種新的機制，就會有更多關於人類健康的謎團產生，新的治療方法就會出現。

例如，2011年，Chuan He發現了一種名為可逆RNA甲基化的特殊過程，開闢了研究的新途徑。

我們許多人都記得，在學校曾學習到這是一個有序的過程：DNA被轉錄成RNA，然後RNA生成蛋白質，完成活細胞的實際工作。但實際上並非這麼簡單。

Chuan He的研究小組發現，一種被稱為信使RNA的分子，以前被稱為攜帶DNA指令到蛋白質的簡單信使，實際上正在對蛋白質的產生影響。這是通過一種可逆的化學反應，稱為甲基化;他的關鍵突破是證明甲基化是可逆的。這不是一次性的、單向的，而是可以被擦除和逆轉。

Chuan He說:「這一發現使我們進入了RNA修飾研究的現代時代，在過去幾年裡，RNA修飾研究確實取得了爆炸性進展。」「這就是這麼多基因表達受到嚴重影響的原因。它影響著廣泛的生物過程——學習和記憶，晝夜節律，甚至是細胞如何將自己區分為，比如說，血細胞和神經元這樣最基本的東西。」

Chuan He的團隊還識別並鑑定了一些識別甲基化mRNA並影響目標mRNA穩定性和轉譯的「閱讀蛋白」。

但當實驗室用老鼠來研究其機制時，開始發現信使RNA甲基化並不能完全解釋他們所觀察到的一切。

這也反映在其它實驗中。Chuan He說:「來自社區的數據表明，還有一些其它的東西，一些我們錯過了的極其重要的東西，對許多早期發展事件以及癌症等人類疾病產生了嚴重影響。」

他的團隊發現一組稱為染色體相關調節RNAs，或稱為carRNAs，使用相同的甲基化過程，但這些RNA不編碼蛋白質，也不直接參與蛋白質翻譯。相反，他們控制DNA本身的儲存和轉錄方式。

「這對基礎生物學有重大意義。」 Chuan He說，「它直接影響基因轉錄，而不僅僅是一小部分。它可以引起全球染色質的變化，並影響我們研究的細胞系中的6000個基因的轉錄。」

他看到了在生物學，尤其是人類健康方面的重大意義——從識別疾病的遺傳基礎到更好地治療病人。

Chuan He說:「有幾家生物科技公司正在積極開發針對RNA甲基化的小分子抑制劑，但是目前，即使我們成功地開發出了治療方法，我們也沒有一個完整的機械圖來解釋究竟發生了什麼。」「這提供了一個巨大的機會，來幫助指導抑制劑測試的疾病適應症，並為藥物提供新的機會。」

他說，這一突破僅僅是個開始。「我認為這代表了一種觀念上的轉變。」他說，「像這樣的障礙很難打破，但一旦你打破了，一切都從那裡開始了。」

原文來源：https://phys.org/news/2020-01-discovery-gene.html

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