動物界中首見!科學家發現魷魚能編輯RNA來控制蛋白質

一項新研究發現,魷魚的RNA離開細胞核後,牠具有改變RNA基因編碼的能力。 這種驚人的能力使魷魚能夠隨著當地環境產生適合的蛋白質,這能力在其他動物中從未見過。

在人類繁殖過程中,嬰兒出生時會有由父母DNA混合而成的XX或XY核型。 這些遺傳基因編碼人體內從毛髮顏色到器官功能的所有一切。 我們的基因是固定的,雖然某些機制可以改變它們的表現,這通常會觸發疾病的發作,但它們在我們的一生中都將保持不變。

信使RNA(mRNA)也具有相同的不變性,mRNA在細胞中的功能是讀取DNA的短片段,以便它們可以編碼蛋白質。 一旦mRNA「轉錄」了它的DNA片段,它將離開細胞核開始構建。 科學家們認為,在整個動物界中,一旦mRNA離開細胞核,就無法進行任何編輯,不過現在,由於魷魚的關係,我們知道這是不正確的。

該研究資深作者Joshua Rosenthal表示:「我們以為所有RNA編輯都發生在細胞核中,然後經過改變的信使RNA會被輸出到細胞中。現在,我們看見魷魚可以修飾細胞外圍的RNA。 從理論上講,這表示它們可以改變蛋白質功能,以滿足細胞的局部需求。 這給了它們很大的自由,可以根據需要定制基因資訊。」

做出這發現的團隊當時正在研究成年雄性近岸魷魚(Doryteuthis pealeii),以及魷魚轉錄組的表現。 轉錄組是一個細胞中所有RNA分子的集合,有點像基因組,但由mRNA組成。 他們觀察到,魷魚神經元的mRNA在軸突中被編輯,軸突是神經細胞的長絲,它將脈衝從細胞體傳遞到其他細胞。

編輯核外mRNA的能力使魷魚能夠改變神經系統不同部位表現(編碼)的蛋白質。 團隊尚未確定魷魚為何發展了這種功能,這暗示它發揮了有益的作用。 在章魚和魷魚中觀察到了細胞核內的mRNA編輯,這使研究員懷疑這種調節技術是否是這些無脊椎動物擁有卓越智力的原因。 兩者關係仍然不清楚,但Rosenthal表示:「RNA編輯比DNA編輯要安全得多。如果你犯了錯誤,RNA只會翻轉並消失。」

這項研究在理解魷魚獨特mRNA編輯的確切目的和機制上仍還有一段路要走,不過,希望這項研究有一天能有助於更好地理解和治療以軸突功能障礙為中心的神經系統疾病。 如果我們能夠在細胞內編輯RNA,那將比目前使用CRISPR編輯DNA的新型療法更為安全。

參考資料: Nucleic Acids Research

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