研究显示了RNA监测和沉默系统之间的交叉对话的初步迹象

时间:2019-12-19 00:27 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

研究显示了RNA监测和沉默系统之间的交叉对话的初步迹象

韩国一组科学家最近的一项研究揭示了有关细胞监视的各种系统如何相互作用的新发现。这项研究首次确定了这些系统之间的“串音”分子。由于这些途径参与了对抗有毒细胞或外来物质,该研究在抗病毒开发、基因治疗和农业方面有各种潜在的应用。

分子生物学的中心法则描述了在细胞中,双链DNA是如何转录成单链RNA分子的,RNA最终被翻译成蛋白质。但是,这个过程并不是万无一失的,有时候,它会产生含有错误的RNA或蛋白质分子,从而对细胞造成伤害。为了保护自己免受这些潜在有害分子以及外来病毒RNA的侵害,细胞开发了复杂的监测系统来识别和降解异常的RNA和蛋白质。例如,RNA质量控制(RNA quality control, RQC)系统针对的是细胞自身含有错误的RNA,而转录后基因沉默(PTGS)主要通过“沉默”外来RNA(如入侵病毒)的基因来针对它们。类似地,一个单独的细胞系统处理蛋白质质量控制。为了维持细胞过程的适当平衡,这些监测系统必须受到严格的管制。例如,RQC和PTGS都针对RNAs,当一个过程被抑制时,另一个过程被激活。但是,到目前为止,这些系统究竟是如何相互作用的仍然是个谜。

在一项发表在《自然植物》(Nature Plants)杂志上的新研究中,韩国大邱京畿道科学技术研究所(Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)的科学家们在June M. Kwak教授的领导下,发现了RNA降解途径之间的新联系。谈到他们研究的动机时,夸克教授表示:“我们希望研究通过小型调控rna控制基因沉默的新机制。”

为了进行研究,科学家们在拟南芥中设计了一个细胞类型特异性遗传系统,使他们能够监测RNA沉默。绿色荧光蛋白基因被用作目标-或猎物-分子,并与称为Orion的分子结构配对,该分子结构利用PTGS系统来定位和降解猎物RNA。没有猎户座基因的植物细胞显示绿色荧光,而同时表达猎户座基因和猎户座基因的植物细胞(称为多孔细胞)几乎没有荧光。

利用这个系统,研究人员发现了一种有缺陷的多孔植物,尽管如此,这种植物仍然显示出荧光。这种植物携带了一种名为RPT2a的蛋白质的突变,这种突变被认为是蛋白质质量控制系统的一部分。进一步的研究表明,RPT2a对RQC与PTGS之间的串话起着至关重要的作用。具体来说,他们发现RPT2a以RQC蛋白为降解靶点,降低了RQC的影响,促进了PTGS的作用。与RQC不同的是,当外来RNA存在于细胞中时,PTGS特别有用,它包括一个放大过程,提醒附近细胞进一步抑制外来RNA。

这项研究是世界上首次显示RPT2a在维持细胞内两种rna降解系统平衡方面的作用。郭教授对这项研究的潜在影响持乐观态度。他说:“这里涉及的RNA监测机制与其他植物、动物和人类细胞对病毒感染或任何外来遗传物质的反应相同。因此,更好地理解这些系统的工作将有助于开发治疗疾病的新疫苗/抗病毒药,或实施基因操作,如在农业或基因治疗中。”

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