Cell頭條：mRNA內置“自毀定時器”
日期：2011-12-27 08:38:14
近日來自美國耶什華大學愛因斯坦醫學院的研究人員首次發現了細胞調控信使RNA(mRNA)衰減的分子機制，這一研究發現或可幫助找到調控細胞分裂的相關策略，并基于此逆轉癌細胞的細胞分裂失控。相關研究論文在線發表在12月23日的《細胞》（Cell）雜志上。
“我們研究的這些mRNA分子的命運類似于一出希臘悲劇，”文章的資深作者、愛因斯坦解剖學和結構生物學系教授及聯合主席、格魯斯理柏生物光子學中心(Gruss-Lipper Biophotonics Center)聯合負責人Robert Singer博士說：“它們生命長短在誕生的那一刻就已經被注定?！痹谛卵芯恐校?SPAN lang=EN-US>Singer博士利用先進的顯微鏡技術首次在單個酵母細胞中對mRNA單分子進行了實時觀測。
基因是能夠自我復制、永遠保存的單位，它的生理功能是以蛋白質的形式表達出來的。DNA核苷酸序列是遺傳信息的儲存者。根據經典的中心法則（Central dogma），DNA通過自主復制得以永存，通過轉錄生成mRNA，進而翻譯成蛋白質的過程來控制生命現象，即貯存在DNA中的遺傳信息通過轉錄、翻譯成為蛋白質，體現為豐富多彩的生物界。因而在遺傳信息的傳遞過程中，mRNA分子充當的是蛋白質合成模板的作用。長期以來科學家們都質疑當細胞中的蛋白質聚焦達到有害水平時，是否存在某種機制通過降解mRNA來實時調控蛋白質水平?！拔覀冎皇遣聹y在此時細胞通過某種未知的機制摧毀了它的mRNA，然而長期以來卻無人知曉這一過程是如何發生的，”Singer博士說。
為了探究這一機制，Singer博士和同事們將研究焦點放在了細胞周期調控基因SWI5和CLB2上面。過去的研究表明為了精確調控細胞周期，SWI5 和CLB2基因編碼蛋白水平必須受到精密地調控，這表明SWI5 和CLB2基因編碼生成的mRNAs是研究降解機制最理想的mRNA候選分子。在新研究中，研究人員驚訝地發現這些mRNAs事實上攜帶著與生俱來的 “自毀定時器”。
在基因的轉錄過程中，基因上的啟動子通常發揮著基因開關的作用啟動DNA轉錄生成mRNA。研究人員發現SWI5 和 CLB2基因啟動子區域還具有其他的功能：它們將一種稱為Dbf2p的蛋白招募到了正在合成的mRNA分子上。
這些SWI5 和 CLB2基因轉錄生成的mRNAs分子攜帶著Dbf2p蛋白從細胞核移位到細胞質。在細胞質中，Dbf20p蛋白與mRNA分子上的Dbf2p相結合，兩種蛋白一同啟動了mRNAs分子的急劇衰減。
“我們的研究結果表明，這些基因編碼蛋白水平之所以能受到嚴格調控是因為早在mRNA生成之時，基因即通過啟動子區域決定了這些mRNA分子的命運，”Singer.博士說：“這些啟動子區域利用Dbf2p蛋白標記新生成的mRNA，這一從mRNA生成至最終衰減過程中粘附在mRNA上的蛋白可最終對終止蛋白合成的信號作出反應，從而導致mRNA毀滅。”
雖然目前這些研究發現是在酵母細胞中獲得的，Singer表示相信在人類細胞中也存在相似的mRNA衰減機制，并可利用這一機制來防治癌癥?！耙坏┠惬@得細胞周期和細胞分裂調控機制的深刻理解，你就能夠找到控制癌細胞分裂失控的方法，由此制定出靶向性的治療策略，”Singer博士說。
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