RNA與DNA序列存廣泛差異

日期：2011-05-30 08:11:06

近日來自美國賓夕法尼亞大學醫學院及北卡羅來納州立大學醫學院的研究人員在新研究中驚異地發現RNA與DNA序列之間存在廣泛的差異，這表明信使RNA有可能將遺傳信息從細胞DNA攜帶至蛋白質加工廠的過程中以某種未知的機制進行了重新編輯。這一研究成果在線發表在5月19日的《科學》（Science）雜志上。

如果這一研究發現是真實的話，那將成為本年度最重要的發現，從而導致分子生物學中的“遺傳中心法則”被改寫。“中心法則”認為細胞中的遺傳信息是以DNA為模板通過轉錄傳遞給RNA，再由RNA指導蛋白質合成。在這一過程中遺傳信息傳遞完全忠實于最初的DNA模板。在新論文中研究人員提出RNA在進入蛋白質加工廠前有可能通過一種“RNA編輯”（ RNA editing ）的方式置換了部分的堿基，從而導致了生成蛋白質的改變。

在這篇文章中，賓夕法尼亞大學的Vivian Cheung帶領研究小組對參與了千人基因組計劃（the 1000 Genomes Project）和國際單體型計劃（the International HapMap Project）的27個人的全基因組和轉錄組測序結果進行了分析。經過比較，研究人員發現大量的RNA與其模板DNA序列不一致，他們在外顯子中發現了超過1萬個不同的位點。由于在不同的人中存在有相同的錯配，從而表明這些并非是轉錄過程中的隨機錯誤。進而他們證實這些“錯配”的RNA也參與指導合成了蛋白質。

“當我們證實這些差異通過翻譯傳遞至蛋白質序列中時，我們就非常肯定它們是在生物過程中衍生出來的，”Cheung說。

RNA編輯并非是一個新提出來的概念。過去有人發現一種叫做ADAR的酶可誘導人類細胞在RNA翻譯合成蛋白質的過程中將腺嘌呤堿基當做鳥嘌呤。此外，RNA編輯也被發現存在于植物和人類寄生蟲中。

然而在這篇文章中作者們提出的RNA編輯卻不同尋常。研究人員人員發現平均每個人大約存在1065個這樣的RNA與DNA序列差異（RNA–DNA differences）。其中一些錯配的堿基改變并非通過已知的RNA編輯機制產生，這表明還存在其他未知的作用機制。

“這從一個完全不同的層面揭示了在RNA水平上進行的基因調控，”美國費城威斯達研究所的分子生物學家Kazuko Nishikura說：“現在最大的挑戰是要弄清楚這些RNA序列改變的分子機制。”

不過目前也有一些科學家對此持懷疑態度。加州大學的比較基因組學家Lior Pachter認為這一研究結果有可能是Cheung的研究小組在使用高通量測序儀進行測序時產生的系統誤差，因為其中一些錯配發生在極易出現系統RNA測序錯誤的位點。

如果這一研究發現被證實是真實的結果，這無疑對于與生物學而言具有極其重要的意義，或將影響科研人員研究基因組學的途徑。哈德遜－阿爾法生物科技研究所（Hudson-Alpha Institute for Biotechnology）的研究事物主管Chris Gunter認為：“這將有可能為遺傳學家們帶來更多更有趣的疑問。”