研究RNA結構和功能的新方法
日期：2015-09-06 08:47:45
最近，德國柏林自由大學和法國斯特拉斯堡大學的科學家，開發出一種新方法，可為核糖核酸（RNA）的功能研究，提供更詳細的結果，并且與以前的方法相比，這種方法更劃算、更容易操作。
所謂的功能性RNA，對于幾乎所有的細胞和細胞過程（例如，結合蛋白或執行催化過程），都是非常重要的。包括生物信息學研究員Max von Kleist的一個國際研究小組，產生了突破性的研究結果，可促進某些阻止有害病毒增殖的藥物的開發。這項研究結果以“Mutational interference mapping experiment (MIME) for studying RNA structure and function”為題，發表在最近的《Nature Methods》。
長期以來，分子生物學家認為，RNA是一種短命的存儲介質。DNA（脫氧核糖核酸）——每個生物體的藍圖，被轉錄成RNA，然后RNA被翻譯成蛋白質，在身體中發揮一定的功能。隨著非編碼RNA的發現，科學家們越來越認識到，不同類型的RNA在功能上是活躍的，幾乎可以調節細胞功能的各個方面。在分子水平上，RNA可以與DNA結合，抑制基因片段，結合其他RNA或者它也可能結合蛋白質，激活或抑制它們。此外，RNA本身可以具有酶活性的，即它能催化生化反應。
該研究小組開發了一種分子生物學方法——MIME（突變干擾映射實驗），來詳細地研究RNA與其各自互動合作伙伴的相互作用。科學家選擇了一種漸進的方法：被分析的RNA是隨機變異的，因此產生了一個隨機變異的RNA庫。將一個互動合作伙伴（如蛋白質）添加到這個庫中，以便根據相互作用產生選擇壓力。由此產生的RNA庫——根據功能性（例如，蛋白質結合與非結合）而分離的，采用新一代技術進行了測序。這樣，研究人員獲得了每一種基因突變的數據，以及在RNA任何位置的精確基因突變頻率。通過生物信息學研究員Max von Kleist開發的數學和統計計算，每一個可能突變的功能性后果是可以量化的。研究人員還可以確定RNA的哪一部分和結構配置，可引起所研究的功能。
MIME方法對于病毒復制研究來說是一個突破。許多最具威脅性的疾病，都是由所謂的RNA病毒傳播的，如HIV、流感病毒和丙型肝炎病毒。它們的共同點是，基因組不包括DNA，而是RNA。使用MIME，科學家可以確定，一種病毒的遺傳物質在其復制周期結束時，是如何被納入新生病毒粒子的。這對醫療實踐有很大的意義：如果有可能停止這一過程，例如，通過引入治療性RNA（互補），病毒就可能變成無害的。
目前，許多RNA為基礎的療法正在調查當中。MIME方法可幫助確定合適的RNA片段，因而對這類研究做出了重大的貢獻。該方法還提供了有關“哪些基因突變有病毒耐受性，哪些基因突變沒有耐受性”的信息，這對于設計治療性RNA，是非常有用的。
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