Cell：出人意料的mRNA修饰

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Cell：出人意料的mRNA修饰
8 ^; g- H1 X. w" \" U" K' P2 S2014-09-17 1 来源：生物360 作者：koo
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+ n5 K+ i$ x4 z* P! T根据分子生物学的中心法则，遗传信息是从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，其为活体生物中遗传信息的解码和翻译提供了一种简单的解释。
( m/ `* N: B* V  K; L# b当然在现实中，这一过程比近60年前DNA双螺旋结构的共同发现者、诺贝尔奖得主Francis Crick首次提出的要远远复杂得多。其一，有多种类型的RNA,其中的三种——信使RNA(mRNA)、转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)对于正确的蛋白质生成至关重要。此外，在转录过程中合成的RNAs往往还要经历后续的改变，这被称作为“转录后修饰”。
& \/ T+ `' v7 K/ H& f尽管多年来已发现了多种这样的RNA修饰，但其中许多RNA修饰的功能和意义仍然是未解之谜。其中最常见的一种转录后修饰就是“假尿嘧啶化” (pseudouridylation)，在此过程中尿嘧啶核苷（U）化学结构发生改变形成假尿嘧啶核苷(ψ)分子。到目前为止，已在tRNA、rRNA、snRNA中发现了大量的ψ，然而人们认为ψ不存在于mRNA中。$ t& o2 g2 Q. A
现在由Whitehead研究所和Broad研究所的科研人员组成的一个研究小组，利用一种先进的高通量测序技术ψ-seq，绘制出了广泛的、高分辨率ψ位点图谱，证实假尿嘧啶化确实自然存在于mRNA中。在9月11日的《细胞》（Cell）杂志上，研究人员详细地描述了这种新方法和令人惊讶的研究发现。
* B' K4 ^' Q3 ]: p& y论文共同第一作者 Douglas Bernstein 说：“这真是一种更好的检测这种修饰的定量方法，其本身非常的有趣。在mRNA中发现这种修饰是一个意外的收获。”
; A" c* l$ w" F) rBernstein与Broad研究所核心成员Aviv Regev实验室的博士后Schragi Schwartz和Max Mumbach合作，在酵母中绘制出了这一ψ图谱。在mRNA中的几十个位点发现假尿嘧啶化之后，该研究小组开始着手确定这种修饰的功能作用。* g* x, b+ a5 d" ^
知道假尿嘧啶化是由假尿嘧啶合成酶（pseudouridine synthases，PUS）所催化，该研究小组检测了正常的野生型酵母菌株以及PUS基因删除的突变株中mRNA假尿嘧啶化之间的差异。有趣的是，他们发现在正常酵母菌株中热休克可显著增高mRNA假尿嘧啶化位点的数量。并且，相比于遗传改造的酵母菌株，在野生型酵母菌株中假尿嘧啶化基因的表达水平要增高近25%。/ A! H. p+ O2 w& R7 o9 ~, L/ V  d) D
综上所述，这些结果表明了在酵母中热休克激活了一种动态的假尿嘧啶化程序，有可能通过提高不利条件下mRNA的稳定性给生物带来了益处。
8 a+ Q% E- d5 j尽管研究人员是在酵母中阐析mRNA假尿嘧啶化的作用，这种方法学和研究结果对人类也有可能具有重要意义。作为这项研究工作的组成部分，科学家们对一组人类细胞进行了ψ-seq，证实人类和酵母细胞之间的mRNA假尿嘧啶化位点惊人的相似。值得注意的是，包括先天性角化不良在许多的人类疾病都与PUS基因突变相关，表明ψ-seq或可应用于揭示RNA假尿嘧啶化在人类疾病中的影响。- p6 _6 A" ?" |
原文检索：8 z$ Y& e  ]$ [& g: h) H
Schraga Schwartz, Douglas A. Bernstein, Maxwell R. Mumbach, Marko Jovanovic, Rebecca H. Herbst, Brian X. León-Ricardo, Jesse M. Engreitz, Mitchell Guttman, Rahul Satija, Eric S. Lander, Gerald Fink, Aviv Regev. Transcriptome-wide Mapping Reveals Widespread Dynamic-Regulated Pseudouridylation of ncRNA and mRNA. Cell, September 13, 2014; DOI:10.1016/j.cell.2014.08.028' u5 ~9 Y* ?7 Z+ n: j9 L