Nature：RNA代谢和调控之间的新联系

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2014-12-23 1 来源：生物360 作者：koo 1 \. {2 A4 c2 I

/ C' d- ^- j! G# I在细胞中，核糖核酸（RNAs）是最常见的，被称为信使或支架分子，但是它们也可以加快关键的生化反应和调控代谢途径。这些调控RNAs是在短短几年前发现的。最近，在对细菌进行的研究中，来自海德堡大学的科学家们在RNAs中发现了以前未知的修饰，可提高它们对抗细胞降解机制的稳定性。此外，调控RNAs还与癌症发展和细菌感染有关。相关研究结果，由制药和分子生物技术研究所的研究人员发表在最近的《自然》（Nature）杂志。1 X! V& V* j0 E. v
在细菌中，大多数这些调控RNA可通过结合其他RNA分子（例如信使RNAs）而起作用，从而引发所产生复合物的降解。因此，结合的RNA不再能够用于蛋白质的生物合成，该研究所的Andres Jäschke教授解释说：“到目前为止，调控RNAs一直被认为是由四种标准的构建模块组成，核苷酸A、C、G和U。现在我们可以表明，肠道菌大肠杆菌（Escherichia coli）的一些调控RNAs在其末端携带一种特殊的修饰，可以提高它们对抗细胞降解机制的稳定性。”此外，Jäschke带领的研究小组发现了一种酶，可以消除这种修饰帽，并释放先前受保护的RNA用于降解。根据Jäschke教授介绍，这种改性剂是一种“老熟人”，即烟酰腺嘌呤二核苷酸（NAD），其被认为在细菌和高等生物的代谢中发挥关键的作用。
& \2 g) ?8 `% m8 x通过化学家Hana Cahová博士和生物技术专家Marie-Luise Winz博士开发的一种新方法，可以把这些NAD改性的调控RNAs分离出来。在他们的方法中，利用来自海洋软体动物的一种酶和一种称为“点击化学”的技术，来标记包含在总RNA样品中的NAD改性RNA分子，而所有其他则保持不变。因此，标记的RNAs可被选择性地分离，并通过高通量测序和对比数据库进行确定。Andres Jäschke指出：“对于我们所确定的大多数改性RNAs来说，目前为止还没有已知的生物学功能。有趣的是，其他改性RNA已经在细胞代谢的背景下得以描述，或与细菌对极端环境条件所致压力的反应有关。”
# Q- Z) }3 F4 N6 ^' A3 Z6 o现在，科学家们深入调查了“为什么细菌用NAD修改它的一些调控RNA？”的问题，生物技术专家Katharina Höfer博士称：“因为末端的化学性质已知是细胞酶降解RNA的一个关键因素，我们假设NAD修饰可能使RNA稳定。”因此，她与生化学家Gabriele Nübel合作，调查了几个已知的降解途径。研究人员的确证实，对抗两种修饰和降解酶的稳定性显著增加。一旦目的达到，细胞就切割下这个保护帽，因为这种酶对此非常有用，所以科学家们进一步测试了这种酶，再次发现了他们寻找的东西：其中一种酶能移除NAD，从而可启动RNA降解。2 `+ S/ M/ I1 t' k
Andres Jäschke的研究小组怀疑，附加的NAD有其他的功能。Jäschke教授解释说：“NAD以一种特定的方式与许多蛋白质相互作用，所以NAD-RNAs也可能形成蛋白质复合物，反过来它又可能调节细菌中的各种过程。此外，NAD可能以两种不同的形式发生在细胞中，即以氧化方式和还原方式。这两种状态之间的平衡，可能影响和调节NAD-RNAs的生物学功能。”
4 {* D% h9 t9 T9 `# T0 J6 E2 y科学家介绍说，几十年来RNA末端的保护帽一直被认为存在于高等生物中，但这项研究首次报道了细菌中的一种帽状结构（但化学成分不同）。这些研究开辟了一个新的研究领域，因为这一新修饰的生物学功能和机理目前需要被澄清。Andres Jäschke评论说：“我们特别感兴趣的是，查明哪些NAD修饰仅存在于细菌中，或者也存在于高等生物中。如果这是细菌一个特有的现象，那么它可能会为新的抗菌治疗提供线索。”8 g0 ^  t: p- w8 x# }6 h0 I
原文检索：
% A! }& v- K' {0 A  p/ THana Cahová, Marie-Luise Winz, Katharina Höfer, Gabriele Nübel & Andres Jäschke. NAD captureSeq indicates NAD as a bacterial cap for a subset ofregulatory RNAs. Nature, 22 December 2014; doi:10.1038/nature14020
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