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RNA代谢和调控之间的新联系
时间:2014-12-24 11:36:28  作者:网站编辑  来源:生物通
报道:在细胞中,核糖核酸(RNAs)是最常见的,被称为信使或支架分子,但是它们也可以加快关键的生化反应和调控代谢途径。这些调控RNAs是在短短几年前发现的。
    报道:在细胞中,核糖核酸(RNAs)是最常见的,被称为信使或支架分子,但是它们也可以加快关键的生化反应和调控代谢途径。这些调控RNAs是在短短几年前发现的。最近,在对细菌进行的研究中,来自海德堡大学的科学家们在RNAs中发现了以前未知的修饰,可提高它们对抗细胞降解机制的稳定性。此外,调控RNAs还与癌症发展和细菌感染有关。相关研究结果,由制药和分子生物技术研究所的研究人员发表在最近的《自然》杂志(Nature)。
    在细菌中,大多数这些调控RNA可通过结合其他RNA分子(例如信使RNAs)而起作用,从而引发所产生复合物的降解。因此,结合的RNA不再能够用于蛋白质的生物合成,该研究所的Andres Jäschke教授解释说:“到目前为止,调控RNAs一直被认为是由四种标准的构建模块组成,核苷酸A、C、G和U。现在我们可以表明,肠道菌大肠杆菌(Escherichia coli)的一些调控RNAs在其末端携带一种特殊的修饰,可以提高它们对抗细胞降解机制的稳定性。”此外,Jäschke带领的研究小组发现了一种酶,可以消除这种修饰帽,并释放先前受保护的RNA用于降解。根据Jäschke教授介绍,这种改性剂是一种“老熟人”,即烟酰腺嘌呤二核苷酸(NAD),其被认为在细菌和高等生物的代谢中发挥关键的作用。
    通过化学家Hana Cahová博士和生物技术专家Marie-Luise Winz博士开发的一种新方法,可以把这些NAD改性的调控RNAs分离出来。在他们的方法中,利用来自海洋软体动物的一种酶和一种称为“点击化学”的技术,来标记包含在总RNA样品中的NAD改性RNA分子,而所有其他则保持不变。因此,标记的RNAs可被选择性地分离,并通过高通量测序和对比数据库进行确定。Andres Jäschke指出:“对于我们所确定的大多数改性RNAs来说,目前为止还没有已知的生物学功能。有趣的是,其他改性RNA已经在细胞代谢的背景下得以描述,或与细菌对极端环境条件所致压力的反应有关。”
    现在,科学家们深入调查了“为什么细菌用NAD修改它的一些调控RNA?”的问题,生物技术专家Katharina Höfer博士称:“因为末端的化学性质已知是细胞酶降解RNA的一个关键因素,我们假设NAD修饰可能使RNA稳定。”因此,她与生化学家Gabriele Nübel合作,调查了几个已知的降解途径。研究人员的确证实,对抗两种修饰和降解酶的稳定性显著增加。一旦目的达到,细胞就切割下这个保护帽,因为这种酶对此非常有用,所以科学家们进一步测试了这种酶,再次发现了他们寻找的东西:其中一种酶能移除NAD,从而可启动RNA降解。
    Andres Jäschke的研究小组怀疑,附加的NAD有其他的功能。Jäschke教授解释说:“NAD以一种特定的方式与许多蛋白质相互作用,所以NAD-RNAs也可能形成蛋白质复合物,反过来它又可能调节细菌中的各种过程。此外,NAD可能以两种不同的形式发生在细胞中,即以氧化方式和还原方式。这两种状态之间的平衡,可能影响和调节NAD-RNAs的生物学功能。”
    科学家介绍说,几十年来RNA末端的保护帽一直被认为存在于高等生物中,但这项研究首次报道了细菌中的一种帽状结构(但化学成分不同)。这些研究开辟了一个新的研究领域,因为这一新修饰的生物学功能和机理目前需要被澄清。Andres Jäschke评论说:“我们特别感兴趣的是,查明哪些NAD修饰仅存在于细菌中,或者也存在于高等生物中。如果这是细菌一个特有的现象,那么它可能会为新的抗菌治疗提供线索。”
关键字:RNA代谢,调控
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