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近日發(fā)布開放閱讀期刊《細胞報告》（Cell Reports）雜志上的一項新研究揭示一些RNA分子大部分時間都處于休眠狀態(tài)，而并非是在細胞中自動地執(zhí)行它們確立的工作任務傳遞蛋白質構建指令。

并非是僥幸或錯誤，該研究表明這一平靜期似乎是某些類型基因生成的RNA的一個編程步驟。這些基因包括了控制細胞分裂和決定蛋白質將在細胞中何處發(fā)揮功能維持細胞生命的一些基因。

科學家們說這可能意味著細胞內的蛋白質生成并非如生物教科書所說的那樣明確。

“這有可能意味著我們機體中的蛋白質比我們意識到的具有更多的變異；它意味著RNAs可以被儲存和重新激活，我們并不知道它影響了哪些生物過程——它可能影響了胚胎發(fā)育或是神經(jīng)活動，甚至是癌癥，”文章的主要作者、俄亥俄州立大學分子和細胞生物化學教授Daniel Schoenberg說。

Schoenberg和同事們通過追蹤信使RNA（mRNA）上一種帽狀結構的起源發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，這種結構已知協(xié)調了大部分的這種RNA分子短暫的壽命。信使RNA在細胞核中生成，每條mRNA都包含著生成細胞生存所需的一種特定蛋白質的指令。

直到現(xiàn)在，科學家們都認為一旦mRNA不再需要用于生成蛋白質，帽子就會被除去，分子被降解，它的工作任務就完成了。然而在2009年，Schoenberg的實驗室發(fā)現(xiàn)一些原本認為降解了的mRNAs相反仍然存在于細胞中，但它們丟失了部分序列，將帽子放回到了新形成的末端。由于這些mRNAs是在細胞質中，因此改變必定是發(fā)生在那里而非細胞核內。

其他科學家于1992年報告mRN段可能根本就存在于所有細胞體中。數(shù)年后，Schoenberg要求他實驗室的一位博士后研究人員重新研究了這些意外的RN段，證實它們的存在。該博士后的實驗顯示這些本來認為是降解殘留的作為廢物的mRNA戴上了帽子，這表明它們仍然有可能在蛋白質生成中發(fā)揮了功能。Schoenberg作為俄亥俄州立大學RNA生物學中心的主任自那以后也一直在調查這一胞質加帽程序。

在2009年，他和同事們報告了對細胞體中兩種酶的發(fā)現(xiàn)，它們使得mRNA加帽*發(fā)生在細胞核之外，轉而在細胞質中。
在當前的研究中，Schoenberg試圖確定這一加帽程序的生理學意義。研究人員設計了一種方法在實驗室中阻斷細胞內的胞質加帽，然后觀察了超過55,000個RNAs的變化。

干擾細胞質加帽揭示了細胞中有可能存在兩種不同類型的信號通路——一些mRNAs沒有帽子仍舊是穩(wěn)定的，而另一些沒有帽子會被迅速摧毀。這一結果表明mRNAs有可能在細胞質中丟失了它們的帽子，在某一點重新加上。用進一步的實驗，研究人員確定了只有一些mRNAs在細胞體中丟失了它們的帽子。

Schoenberg 說：“并非所有特異的信息都是脫掉帽子的，只是一部分信息。我們希望證實我們已經(jīng)在細胞中脫掉了RNAs的帽子，且它們并沒有降解。這意味著他們那樣被保存了。”

這一發(fā)現(xiàn)給出了一些暗示關于這一現(xiàn)象有一種更高的規(guī)則，一些mRNAs蓄意地停止在一種脫帽的狀態(tài)，且不會被細胞內的酶所降解。它還提出由于加帽事件在細胞體中的變化，來自基因的信號有可能會經(jīng)歷改變，使得兩種或更多的蛋白由相同的mRNA生成，一種相比另一種短。

“我們一直認為一種基因會產(chǎn)生一種mRNA來生成一種蛋白質。然而我們的發(fā)現(xiàn)使得我們懷疑是否多個蛋白質有可能是由經(jīng)歷了細胞質中脫帽和重新加帽的信使RNAs生成，”Schoenberg說。

研究人員利用生物信息學技術確定了哪些基因正在制造細胞質中以脫帽和重新加帽狀態(tài)存在的mRNAs。其中包括了那些控制一些細胞生存zui基本元件的基因：它們決定細胞內蛋白質和RNAs的定位，也許zui重要的是有絲分裂細胞周期——細胞分裂的部分過程。

Schoenberg 說：“這并不是隨機的，而是非常特異的。有一些特異的mRNAs家族以這種方式受到調控，且對于蛋白質和表達和調控方式存在影響。”

作為一個例子，他提到了神經(jīng)元如何跨過廣闊的距離將信使傳遞至其他神經(jīng)細胞。*，舉例來說當mRNAs從脊髓向指尖移動之時，mRNAs特異維持在一種靜息的狀態(tài)，直至到達指尖它們才會隨后激活生成新蛋白。

“mRNA保持靜息的條件是什么？有可能它們沒有戴帽，如果沒有的話，它們就不能被翻譯?；蛟S在神經(jīng)元中細胞質加帽是一種使信息恰好在正確時間被翻譯的功能，”Schoenberg說。

或者，就癌癥來說：“如果發(fā)生的事情之一是你正在生成縮短的蛋白質而非全長蛋白質，且蛋白質的調節(jié)部分在縮短蛋白質中丟失，又將會怎樣？如果這是真的，你能夠干擾這一過程，因此干擾惡性腫瘤嗎？”

在這項新研究中，研究人員正在尋找這些貌似劣種mRNA的更進一步的證據(jù)，然而他們卻轉而發(fā)現(xiàn)了發(fā)生于一些蛋白質甚至還是基因眼中的微光之前的一個*意想不到的生物學過程：細胞核外的mRNAs的脫帽和重新加帽是由于細胞質中的一個帽重復利用程序所造成。這一過程似乎使得某些RNAs停下來，在啟動蛋白質生成前不會被降解。

“這一發(fā)現(xiàn)告訴了我們基因、信使RNA和蛋白質之間關系的一個*基礎的再加工。它遠比我們認識到更為復雜，”Schoenberg說。

現(xiàn)在，這些科學家們只能推測這一意料之外的生物學過程的真正意義。Schoenberg實驗室計劃在一種乳腺癌細胞系中更充分地研究這一現(xiàn)象。