Scientists discover fundamental mechanism that affects how gene activity is regulated

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约翰霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院的研究人员发现了一种基本的机制,可以有效地抑制或调节某些活跃基因的活性,作为细胞内基本的调控或质量控制系统。它甚至可以用来防御病毒。新发现的机制针对核糖核酸(RNA),它是DNA的近亲,在细胞活动中起着重要作用。

2月3日发表在《分子细胞》(Molecular Cell)杂志上的一篇论文详细介绍了这一发现,它是对基因活动如何调节的基础性认识的重大补充,并可能最终导致强有力的新医学疗法。

当基因活跃时,它们会被复制成单链的RNA,这些RNA可以单独执行细胞功能,也可以被翻译成蛋白质。这种新的机制破坏了RNA链,这些RNA链被过度折叠或粘在一起形成结、发夹和其他结构。这些高度结构化的rna可以在正常的加工过程中发生,但也可能是由错误折叠造成的。

这种新的机制破坏了RNA链,这些RNA链被过度折叠或粘在一起形成结、发夹和其他结构。这些高度结构化的rna可以在正常的加工过程中发生,但也可能是由错误折叠造成的。

这一发现可能会对医学研究产生影响,因为许多人类疾病,包括癌症、神经退行性疾病和综合征,如ALS(肌萎缩性脊髓侧索硬化症)和亨廷顿病,都与正常的RNA调节失败或异常折叠或缠结的RNA积累有关。

“我们知道有从细胞s
2中清除错误折叠蛋白的机制,可能这个新发现的机制涉及到清除错误折叠的rna,”彭博学院生物化学和分子生物学副教授、首席研究员Anthony K. L. Leung说。“这一新发现的机制也可能帮助科学家了解正常细胞如何保持健康,因为RNA结构形式可以在细胞维持细胞平衡中发挥作用。”

调节细胞内RNA链水平的大多数调节和质量控制机制都以含有特定核苷酸序列的RNA为靶标。这个新发现的机制的独特之处在于,它识别的不是序列,而是各种各样的结构,这些结构是由相对粘稠的RNA链折叠而成的。

梁和他的团队在研究一种名为UPF1的蛋白质时发现了这种新的机制,这种蛋白质已知可以在其他RNA调控途径中发挥作用。他们发现,UPF1和一种名为G3BP1的伙伴蛋白在这种新机制中协同工作,只针对包含高水平结构的rna。当研究人员从细胞中耗尽UPF1或G3BP1来阻断这一新机制时,高度结构化的rna水平急剧上升。该研究小组还证实,这种被他们称为结构介导的RNA衰变的新机制与其他所有已知的RNA去除机制不同,并且适用于基因组中不同类型的RNA。

“基于进一步的分析,我们预测这种结构介导的RNA衰变途径可以调节至少四分之一的人类蛋白编码基因和三分之一的一类称为环状RNA的非编码基因,”Leung说。

梁和他的同事们现在正在继续研究,以确定这种RNA衰变机制实际上是如何针对和破坏RNA链的。他们也在研究为什么会存在这种机制。他们推测,它的功能可能包括调节蛋白质编码rna的特定功能变体,以及处理获得过多环和其他结构的rna。

作者说,这种新的机制甚至可能具有抗病毒作用。梁振英说:“一些高度结构化的单链RNA病毒,如脊髓灰质炎病毒,在感染细胞时能够清除G3BP1蛋白。”“这可能是因为G3BP1-UPF1 rna衰变途径是对它们的主要威胁。”

发布在《健康,科学+技术》上

标记分子生物学,生物化学

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://hub.jhu.edu/2020/02/04/cellular-rna-regulation-649-em1-art0-rel-health/

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