《PNAS》:RNA“質檢員”被發現

在8月14日的《PNAS》網絡版上，來自日本京都大學的研究人員發表的最新研究成果發現，脊椎動物細胞內有一套嚴格的"質量管理"機制來確保只有正確的信息從細胞核傳遞到細胞質，以防止不可靠信息在蛋白質合成過程中發揮作用。

DNA復制過程是以DNA雙鏈中的一條鏈為模板合成的RNA，而由于合成蛋白組的核糖體在細胞質中，因此這種RNA需要從細胞核進入細胞質才能合成蛋白質。細胞核中的許多RNA常含有一些多余的遺傳信息，這樣的RNA通常會被"堵截"在細胞核中，但其中的原因尚未知曉。

京都大學分子生物學教授大野睦人等研究人員在對蛙的卵母細胞進行的實驗中，發現了一個與RNA合成相關的特定堿基序列，這一堿基序列承擔著“質檢員”的工作。它能使含有多余遺傳信息的RNA停留在細胞核內，而一旦RNA上多余的信息被剔除時，這一堿基序列就會允許加工后的RNA分子從細胞核向細胞質轉移。

選擇性拼接(alternative splicing)是一種常見的真核生物前體mRNA (pre-mRNA)轉錄后加工的方法，這是真核生物細胞在基因表達上的一項重要步驟：將pre-mRNA產物中的introns剪除，再將exons編接起來以產生可以轉譯出蛋白的mRNA。該過程在生物體功能及物種進化過程中都起到重要作用。

基因組測序計劃的一個驚人的發現就是人類所具有的蛋白質編碼基因的數量與明顯較為簡單的線蟲的數量相似。顯然，有基因以外的其他東西導致了較簡單和較為復雜生命形式之間的遺傳差異。

增加的功能和細胞復雜性大部分能夠由基因和基因產物如何被調節來解釋。現在，來自多倫多大學的研究人員在最新一期的《Genome Biology》雜志上發表的文章揭示出基因表達過程中的選擇性拼接以一個細胞和組織特異性方式被調節的強度比之前認為的要高，并且這種調節很多是發生在神經系統中的。這種選擇性拼接步驟能使一個單獨的基因通過加工RNA轉錄本獲得多種蛋白質產物。

多倫多大學的Benjamin Blencowe教授領導的研究組發現，與其他哺乳動物組織相比，神經系統組織中的相同生物學過程和途徑中起作用的相當一部分基因是受到選擇性拼接調節的。

Blencowe 教授解釋說，最有趣的是許多基因在身體系統中具有重要且特殊的功能，其中包括與記憶和學習有關的功能。但是，在大多數情況下，研究這些基因的研究人員都沒有意識到他們研究的基因在拼接水平上被調節。Blencowe相信，他的研究組獲得的數據為了解基因在不同的身體部位起到不同作用的分子機制奠定一定的基礎。

Blencowe 將這些發現部分歸功于使用了一種由研究組在幾年前改良的強大的工具。這種工具包含了基因芯片和計算機程序，使研究人員能夠同時測量細胞和組織中成千上萬個選擇性拼接。研究人員表示，只是到了近期，研究人員才開始在基因水平上研究選擇性拼接。多倫多的研究人員現在已經能夠得到整體水平上的基因調節圖譜。