RNA的“关节”有一个基因表达的关键作用

芝加哥大学的科学家发现了一种新的皱纹我们理解我们的基因是如何工作的。川,他领导的团队,UChicago约翰·t·威尔逊杰出服务教授化学、生物化学和分子生物学,阐明长期难题参与的一种常见方法修改我们的基因,被称为RNA甲基化。

1月27日发表在科学,这一发现可能会对基因治疗疾病,以及基因表达的图片,发展和演变。

改变课程

了超过十年,传他的实验室都集中在试图解开这个谜团的现象称为RNA甲基化,我们越来越理解在我们的身体中扮演着重要角色,不管是癌症PTSD老化。

在20世纪,我们认为DNA蓝图细胞和一切都忠实地复制和开展。但是一点点,我们开始学习这不是全部。DNA是说明书,但我们的身体回应我们的经历和环境的一些基因打开和关闭。例如,我们的皮肤可能回应阳光照射产生更多的黑色素保护皮肤;或植物可能会改变其增长模式在干旱时期生长较短,因此需要更少的水。

的方法之一,我们的身体就是一个过程被称为RNA methylation-which他的实验室自2010年以来一直致力于解开。

总而言之,RNA复制DNA和细胞需要的指令不同的蛋白质。但RNA改变这些指令。打开或关闭特定基因的一种方法是通过附加一个小分子称为甲基信使RNA。这种变化,称为甲基化,修改的指令进行out-changing你的DNA是如何表达的。

科学家们知道这是重要的,但他们不知道如何在细胞过程。甲醇细胞如何选择哪些网站?

“这是一个非常重要的过程,发生在从鱼到牛,而是一些细胞怎样成为皮肤的,其他人的眼睛变得和其他人成为muscles-yet我们缺乏机制本身的理解,”他说。“例如,我们可以看到,只有一小部分基因序列的甲基化,但我们没有这些特定的网站如何选择。”

他的小组发现,甲醇细胞不要选择某些网站;相反,他们选择的地方不甲基化。他们认为信使RNA的机制在于关节。

RNA复制DNA的细胞后,就切了。信使RNA的某些部分去掉,剩下的部分粘在一起,受分子称为“外显子结复杂。”

研究小组发现,这些外显子结分子影响是否一个特定的信使RNA可以甲基化。如果RNA片段很短,两个笨重的分子两端阻止任何甲基化的发生。但RNA的长片段,与他们之间更多的空间、暴露和甲基化。

这一发现可能会对生物学和医学产生重大的影响,作者解释说。

“重大发现”

一个可能的反响与人工基因。作为基因治疗癌症和其他疾病,以及基础研究理解生物学是如何工作的,科学家通常会创建的人工基因和送他们进入细胞。例如,如果一个病人的肿瘤增长失控,科学家可能会使人造基因告诉它停止。但科学家一直在这些人造基因到目前为止不包括任何外显子RNA连接复合体。由于外显子结复合物扮演这样一个重要的角色在正常基因表达,使他们可以影响,科学家没有会计。

“当人们制定基因表达记者甚至在基因治疗中,有这一层的规定设计时需要考虑的,”他说。hypermethylated可能没有这个包装,也就是说它不是一个精确的模拟自然过程。”

发现也是前进的一大步,我们理解生物学与进化,他说。

研究小组观察到的证据这一过程从斑马鱼到人类,但不是贝类或昆虫。“所以脊椎动物可能已经进化来调整他们的遗传物质的稳定,”他解释道。

例如,在人类、脑组织和心脏组织有不同数量的外显子结复合物。这意味着它可以扮演一个角色在细胞如何区分自己从胚胎发展,他说。

“这一发现表明一个新图层的基因表达调控和一个新的途径来调节稳定性的mRNA在一般情况下,”他说。“我们将努力理解的全部含义很长一段时间。”

参考:他电脑,魏J,窦X, et al .外显子架构控制mRNA m⁶抑制基因表达。科学。2023:eabj9090。doi:10.1126 / science.abj9090

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