靠自己「逆天改命」?魷魚都可以自己改基因啦

遺傳基因（DNA）編碼了機體的一切。

在人類的生殖過程中，子代會從父母那裡各繼承一半的遺傳基因。這些遺傳基因編碼決定了從發色到器官功能的各項性質。我們與基因是緊密聯繫在一起的。

人們曾經認為，在整個動物王國中，一旦基因（DNA）離開細胞核，就無法對轉錄自DNA的遺傳信息（mRNA）進行進一步的編輯。

然而，魷魚告訴我們：例外總是有的。

2020年3月發表在《核酸研究》上的研究結果表明，魷魚有能力修改它們神經細胞中離開細胞核的mRNA，這種驚人的能力使得魷魚能夠在特定的位置產生需要的蛋白質，這在其他動物身上從未觀察到。

神經元的示意圖。科學家之前認為所有mRNA編輯都發生在細胞核的位置。這篇研究發現，在魷魚的軸突部位也能局部編輯mRNA | 參考文獻 [1]

魷魚的神經細胞由胞體、樹突和軸突幾個部分組成。這篇研究選用的成年雄性長鰭近海魷魚（Doryteuthis pealeii）擁有異於常「魚」的巨型軸突，比一般哺乳動物的軸突大近乎1000倍。可以想像，在如此龐大的神經細胞內，各種蛋白質和分子要想協調合作，難度不亞於管理一個幅員遼闊的國家。

只不過在這片國土上，作為國王發號施令的是神經細胞的細胞核。細胞核會收到來自遼闊疆土內的各種信息，並決策如何針對不同地區，下達不同的政策。比如當「國王」接收到來自軸突的信息，要求增加蛋白質來應對突發狀況時，「國王」就會決定讓哪位「外派大臣」mRNA去往當地，這將決定mRNA會被翻譯合成什麼蛋白質，並最終如何解決軸突的緊急情況。

但是魷魚神經細胞的「國王」也面臨一個困境：那就是國家太大了，尤其是這片國土上的「軸突」部位，距離遠，面積也大，就算神經細胞內信息傳遞很快，「國王」也難以保證從「軸突」那裡來的信息具有時效性，或許當「外派大臣」mRNA好不容易到了當地，很可能會發現問題已經解決了。

魷魚解剖示意圖，顯示了「巨型軸突」的位置 | 參考文獻[1]

於是，一個類似「邊疆大臣」般擁有自主決策權的角色應運而生，那就是RNA編輯酶ADAR2（adenosine deaminase that acts on RNA，作用於RNA的腺苷脫氨酶）。

研究者發現這位「邊疆大臣」ADAR2出現於細胞核外，可以在遠離中樞的軸突上，根據局部情況對遺傳信息mRNA進行修改，產生適宜當地的蛋白質。有了ADAR2，在邊遠地區的軸突要如何修改mRNA就不需要一級一級地去跟「國王」請示了。

更特殊的是，在魷魚的軸突上，研究者發現了成千上萬個ADAR2編輯位點，佔所有位點的70％以上，比中樞的細胞體編輯範圍更廣，可以說魷魚的神經細胞自治程度相當高。

沒想到，當人類還在探索基因療法的時候，魷魚已經能通過改變自己的基因，定製自己需要的蛋白質啦。

如果有一天可以定製蛋白質，你最想定製哪款？

比如，消滅脂肪的那款？（誤）

作者名片

作者：媛子

編輯：範可鑫 悲催的鉈寶寶

排版：雷穎

題圖來源：圖蟲創意

參考文獻：

[1] Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.

[2] Vallecillo-Viejo IC, Liscovitch-Brauer N, Diaz Quiroz JF, Montiel-Gonzalez MF, Nemes SE, Rangan KJ, Levinson SR, Eisenberg E, Rosenthal JJC. Spatially regulated editing of genetic information within a neuron. Nucleic Acids Res. 2020 Mar 23. pii: gkaa172. doi: 10.1093/nar/gkaa172.

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