信使RNA(mRNA)對化學(xué)修飾特別敏感，是負(fù)責(zé)傳遞我們基因組中編碼信息的分子，可以合成蛋白質(zhì)，這是我們細(xì)胞功能所必需的。來自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)的兩個團(tuán)隊與挪威科技大學(xué)(NTNU)合作，致力于研究小蠕蟲秀麗隱桿線蟲中mRNA分子的一種特定類型的化學(xué)修飾-稱為甲基化。他們發(fā)現(xiàn)，mRNA特定序列上的甲基化會導(dǎo)致其降解，并且這種控制機(jī)制取決于蠕蟲的飲食。這些發(fā)現(xiàn)將在Cell雜志上閱讀。
在DNA編碼的基因產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)之前，需要執(zhí)行幾個步驟。DNA的兩條鏈中的一條首先被轉(zhuǎn)錄成RNA，然后在被翻譯成蛋白質(zhì)之前，它經(jīng)歷了多個過程，包括剪接。此過程從基因中刪除了不必要的非編碼序列(內(nèi)含子)，僅留下了蛋白質(zhì)編碼序列(外顯子)。這種成熟的RNA形式稱為信使RNA(mRNA)。
阻止蛋白質(zhì)合成的“便利貼”
除了這些過程之外，RNA(還有DNA分子)還可以進(jìn)行化學(xué)修飾：甲基化。這包括添加一個甲基(CH3)，該甲基允許修飾這些分子的命運(yùn)而不改變其序列。甲基沉積在RNA或DNA上非常特殊的位置(如“便利貼”后)，向細(xì)胞表明必須對這些分子賦予特定的命運(yùn)。RNA的甲基化至關(guān)重要：沒有RNA甲基化的小鼠會在胚胎早期死亡。
UNIGE的兩個相鄰小組，一個致力于RNA調(diào)節(jié)，另一個專門研究線蟲C. elegans。，已經(jīng)研究了甲基化在控制基因表達(dá)中的作用。UNIGE科學(xué)學(xué)院分子生物學(xué)系教授Ramesh Pillai和Florian Steiner的實(shí)驗(yàn)室首次表明，特定基因的內(nèi)含子末端的甲基化會阻止剪接機(jī)制。內(nèi)含子不能被去除并且蛋白質(zhì)不產(chǎn)生。
精細(xì)監(jiān)管以確保公平的平衡
該基因的mRNA被甲基化修飾，編碼產(chǎn)生甲基供體的酶。“因此，它是一種自我調(diào)節(jié)機(jī)制，因?yàn)閰⑴c產(chǎn)生甲基化所需關(guān)鍵因子的基因本身受甲基化調(diào)節(jié)!” UNIGE科學(xué)學(xué)院分子生物學(xué)系研究員Mateusz Mendel解釋說，這項研究的第一作者。
而且，這種改變?nèi)Q于蠕蟲所吸收的營養(yǎng)物的數(shù)量。當(dāng)營養(yǎng)豐富時，mRNA被甲基化，基因剪接被阻斷，甲基供體的水平降低，這限制了可能的甲基化反應(yīng)的數(shù)量。另一方面，當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)很少時，該基因的特定RNA不會甲基化，因此剪接不會受到阻礙，甲基供體的合成會增加。” UNIGE科學(xué)學(xué)院。食品中存在的元素為生產(chǎn)甲基供體提供了所需的原料，因此在飲食豐富的條件下，甲基化依賴性剪接抑制作用會阻礙其生產(chǎn)。“過多或過少的異常甲基化反應(yīng)是造成許多疾病的原因。該細(xì)胞建立了非常復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以確保細(xì)胞中甲基化的平衡。” Mateusz Mendel總結(jié)道。
在1970年代，科學(xué)家(包括UNIGE的前教授Ueli Schibler)發(fā)現(xiàn)了這些特定序列上的mRNA甲基化，然后被遺忘了。研究人員花了40年的時間才在2012年重新發(fā)現(xiàn)它在基因調(diào)控中的重要性。通過這項研究，分子生物學(xué)系的科學(xué)家們強(qiáng)調(diào)了甲基化在剪接控制和對環(huán)境變化的響應(yīng)中的關(guān)鍵作用。
標(biāo)簽： 蠕蟲
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