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来源：科学之家




科学家们曾一直认为机体将遗传信息编码进细胞的模式是相对直接和简单的，即通过DNA的四种碱基（A、G、C、T 四种脱氧核苷酸，A即dAMP，腺嘌呤脱氧核苷酸，G即dGMP，鸟嘌呤脱氧核苷酸，C即dCMP，胞嘧啶脱氧核苷酸，T即dTMP，胸腺嘧啶脱氧核苷酸）和RNA的四种碱基（A、G、C、U，前三种与DNA相似，A为腺嘌呤，G为鸟嘌呤，C为胞嘧啶，第四种U为尿嘧啶，在RNA中，U取代了DNA中的T）控制细胞的遗传信息编码。

然而近日，研究人员发现，这种科学家们一直相信的、控制细胞遗传信息编码的模式过于简单化了，在这一模式中，RNA发挥的作用并不像人们以前认为的那样简单。

这一研究成果由以色列特拉维夫大学（Tel Aviv University）和芝加哥大学（University of Chicago）的研究人员共同完成，目前已发表在Nature上。研究人员发现，RNA（在一般情况下，由五个碱基构成）此前一直被认为是DNA蛋白质转录模板的物质，并不是完全像DNA一样存在四个碱基。新发现的罕见碱基是控制基因表达的关键，上面转录了上万个信使RNA （mRNA），能帮助研究人员发现RNA在细胞生理过程中发挥的不同功能，以及在机体产生疾病过程中起到的作用。

表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传变化的一门遗传学分支学科。此前，科学家们一直认为表观遗传是蛋白质和DNA共同修饰的结果。但最近的这项研究表明，RNA在表观遗传中也起到了重要的作用。

这项研究标志着人类对RNA的认识有了突破性的进展，也为科学家们探索生物世界打开了一扇新的窗户，因为RNA碱基上的这些修饰几乎会影响所有机体的生物进程。

RNA上修饰过的核苷酸（即碱基）总量是DNA上的10倍多，如果把碱基比喻为字母的话，那是什么导致了RNA这个大字母表发生了进化性的变化呢？

RNA分子的功能多种多样，如储存遗传信息，参与细胞的构建与调整，或在细胞生长过程中发挥催化作用等等。这种多样性的功能和具有单一功能的DNA形成了鲜明对比，DNA只负责遗传信息编码，而RNA上140多个修饰过的核苷酸极大地加强了RNA的变化。还以刚才的比喻为例进行说明，如果字母表上字母的数量增加了，那么不同的字母经过相互组合，构成的单词的数量和变化也会大大增加。这些RNA的变化可以使不同种类的RNA，包括mRNA（信使RNA）、rRNA（核糖体RNA）、tRNA（转运RNA）、siRNA（小RNA分子）、miRNA（微小核糖核酸）和lncRNA（长链非编码RNA），更好地发挥各自多种多样的功能。

研究小组从2012年年初就开始研究信使RNA的化学修饰情况，他们从一个特殊的修饰——腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰（m6A）入手，进而研究信使RNA上化学修饰的整体情况。研究人员发现，m6A修饰能对信使RNA上的某一特定部分产生作用，并能被某些特定的蛋白质识别。同时他们还发现，作为信使RNA中含量最丰富、在进化上相对保守的修饰之一，m6A修饰具有序列特异性、甲基化位点选择性及修饰水平动态性特征，并且会对外界刺激产生反应。

随后，研究人员又发现了m6A甲基化的逆转过程——去甲基化，这表明m6A修饰是可逆的，这种可逆的过程也会修饰信使RNA，并影响其转录、拼接、定位以及稳定性。

同时，研究人员还揭示了信使RNA中的另一个可逆及动态的修饰——N1甲基腺苷修饰（m1A）。m1A修饰位于信使RNA上的一个重要指示位置（靠近蛋白质转录的起始区域）。研究人员发现m1A修饰存在于上万个基因当中，不仅能促进蛋白质的合成，而且还能帮助细胞调控蛋白质的表达。作为一种新的调节机制，研究人员推测这种甲基化修饰的逆转过程（即去甲基化）可能会和某些疾病有关，如癌症和神经退行性疾病。

目前，研究人员正在研究m1A修饰作用于细胞的过程，及其调节细胞的生化过程。未来，他们还计划探索m1A修饰在胚胎发育过程中起到的作用，以及它和癌症、神经退行性疾病之间的联系。（科学之家：译审/编辑：MHJ）

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• bbs12345 金币 +3 转帖分享，红包献上！ 2016-6-6 14:04