研究揭示了在壓力時(shí)期跳躍基因的作用

人類DNA中只有百分之一的蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)，而基因組其余部分中約有一半是由所謂的“垃圾”序列組成的，這些序列可以將自身復(fù)制為RNA或DNA并從一個(gè)位置跳到另一個(gè)位置。麻省總醫(yī)院(MGH)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的先前研究表明，在壓力時(shí)期，這些跳躍基因之一具有至關(guān)重要的作用。在同一小組在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)表的新研究中，研究人員報(bào)告了這種跳躍性RNA的令人驚訝的新特性。

在基因組中從一個(gè)地方跳到另一個(gè)地方的序列被更正式地稱為轉(zhuǎn)座因子，并且它們在健康和疾病中的作用還沒有被完全理解。但是長期以來人們一直懷疑它們不僅是功能良好的寄生元件。在他們最初的研究中，MGH分子生物學(xué)系的研究人員珍妮·李(Jeannie Lee)醫(yī)學(xué)博士和她的同事發(fā)現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)座因子之一 -一種非常豐富的短散布的核元素(SINE)，稱為B2。在老鼠體內(nèi)(人類為ALU)—與稱為EZH2的蛋白質(zhì)一起產(chǎn)生被切割的RNA。但是，當(dāng)時(shí)他們還不知道如何切割RNA?，F(xiàn)在，研究人員做出了驚人的發(fā)現(xiàn)，即B2和ALU相互割據(jù)。

直到四十年前，人們還認(rèn)為只有蛋白質(zhì)才能制造酶，只有酵素才能切割核酸，DNA和RNA的組成部分。但是在1982年，研究人員證明RNA也可以起酶的作用-這些RNA稱為核酶-這一發(fā)現(xiàn)促成了1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。今天，已經(jīng)描述了15種核酶，但大多數(shù)觀察到在細(xì)菌和病毒中。在諸如人類的哺乳動(dòng)物中，鮮為人知，其功能大多不清楚。

由于B2和ALU在我們的細(xì)胞中非常豐富，因此Lee小組的發(fā)現(xiàn)為核酶的故事帶來了新的變化。Lee說：“ B2和ALU存在于我們的DNA中成千上萬個(gè)拷貝，它們在壓力下大量表達(dá)。這真是令人難以置信的核酶活性。” 研究小組發(fā)現(xiàn)B2和ALU通常是沉默的，但是當(dāng)受到熱或其他形式的壓力時(shí)，它們會(huì)被激活。而且，通過與EZH2蛋白的相互作用增強(qiáng)了它們的RNA切割活性。

Lee指出，細(xì)胞不斷受到壓力的挑戰(zhàn)，迅速的反應(yīng)可能意味著生與死之間的差異。她說：“將與壓力相關(guān)的基因誘導(dǎo)為自切割RNA似乎具有高度的適應(yīng)性。” “不需要合成新的基因產(chǎn)物，關(guān)鍵事件將是募集已經(jīng)存在于細(xì)胞中并準(zhǔn)備動(dòng)員的蛋白質(zhì)因子EZH2。”

這些發(fā)現(xiàn)可能對(duì)幫助身體應(yīng)對(duì)壓力(例如在感染，癌癥或自身免疫性疾病發(fā)展過程中)產(chǎn)生重要的臨床意義。

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