RNA分子過著短暫的生命
巴塞爾大學(xué)Biozentrum的一個研究小組開發(fā)了一種測量RNA分子半衰期的新方法。該研究表明,常用的方法提供了扭曲的結(jié)果,RNA分子平均只活了兩分鐘,比以前假設(shè)的短十倍。結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在Science Advances雜志上。
RNA分子是細(xì)胞DNA的單個轉(zhuǎn)錄物。它們轉(zhuǎn)移DNA的遺傳信息,并為調(diào)節(jié)所有細(xì)胞過程的蛋白質(zhì)的生產(chǎn)提供模板。信息的小載體本身在其整個生命周期內(nèi)受到監(jiān)管,或者說是半衰期。在生產(chǎn)之后,RNA分子在降解之前在有限時間內(nèi)用作蛋白質(zhì)生產(chǎn)的模板。
迄今為止,已有兩種主要的科學(xué)方法用于測量RNA的半衰期。由巴塞爾大學(xué)Biozentrum的Attila Becskei教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),這些傳統(tǒng)方法可能非常不精確并且會產(chǎn)生不一致的結(jié)果。Becskei的團隊發(fā)現(xiàn)了一種新的方法,證明RNA分子平均不會持續(xù)20分鐘,而只能持續(xù)2分鐘。這是一項具有挑戰(zhàn)性的努力,因為沒有人事先知道哪種方法能產(chǎn)生正確的結(jié)果“,Becskei說。
“基因控制方法”顯示:RNA是短暫的
了解RNA的半衰期對于細(xì)胞周期的科學(xué)研究具有重要意義。細(xì)胞分裂的整個過程取決于在正確的時間可獲得的蛋白質(zhì)的正確數(shù)量。如果在細(xì)胞周期的給定階段沒有正確濃度的RNA,則會發(fā)生錯誤。
Becskei使用的“基因控制方法”已為人所知,但迄今尚未用于測量RNA分子的半衰期。這是因為該方法需要復(fù)雜的基因工程并且耗時,因為一次只能研究一個RNA分子。為此,以這樣的方式調(diào)節(jié)DNA的單個基因,使得可以打開和關(guān)閉RNA的產(chǎn)生。如果停止RNA產(chǎn)生,則可以測量細(xì)胞中已經(jīng)產(chǎn)生的RNA的存活。由此,可以確定該RNA的壽命。“因此,這種方法只能提供一種RNA分子的結(jié)果,但結(jié)果非常準(zhǔn)確”,Becskei強調(diào)說。
對大約50種不同的基因重復(fù)實驗,結(jié)果顯示80%的RNA經(jīng)歷了快速更新,生活時間不到2分鐘,可歸類為短壽命。只有大約20%的人活得更長,大約5到10分鐘。“這些結(jié)果令人震驚,如果你認(rèn)為到目前為止,人們認(rèn)為平均RNA在細(xì)胞中存活20分鐘”,Becskei說。
傳統(tǒng)方法有缺點
迄今為止,科學(xué)家們已經(jīng)使用兩種主要的方法來測量RNA分子的半衰期。在一種方法“轉(zhuǎn)錄抑制”中,將物質(zhì)引入細(xì)胞,其抑制所有基因的RNA產(chǎn)生。“然而,如果所有RNA的產(chǎn)生受到抑制,細(xì)胞中的其他過程也會被改變,細(xì)胞就會停止運作。這會扭曲結(jié)果”,Becskei解釋道。
“體內(nèi)標(biāo)記”方法也有其缺點:首先對RNA進(jìn)行標(biāo)記,然后觀察它們在細(xì)胞中可以追蹤多長時間。然而,這些用修飾分子標(biāo)記也會干擾細(xì)胞功能并導(dǎo)致錯誤結(jié)果。因此,迄今為止使用的所有方法都有一個缺點:測量本身會影響要測量的過程。這就是結(jié)果失真的原因。Becskei說:“有時人們很難相信科學(xué)家可能會在不知不覺中使用近30年來產(chǎn)生不一致結(jié)果的方法。”“似乎科學(xué)哲學(xué)家保羅·費耶拉本德說科學(xué)通常是無政府主義的。”
研究小組還將他們的方法與現(xiàn)有方法進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)Becskei方法與“體內(nèi)標(biāo)記”方法的獨特變體之間具有最高的相關(guān)性。在大多數(shù)情況下,即使平均半衰期估計不同,兩種測量都將相同的RNA分類為穩(wěn)定和不穩(wěn)定?,F(xiàn)在,該團隊希望調(diào)查后一種方法在哪些方面提供準(zhǔn)確的結(jié)果并且可以可靠地使用。
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