发现“RNA自动开关”

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通常情况下，必须由蛋白质来完成细胞内的例行工作，如降解“报废”分子及触发蛋白质合成开关。如今，研究人员发现了一种RNA分子，不仅编码一种酶类，而且能在该酶完成足够的工作以后自动关闭。该发现支持了如下观点，即：许多蛋白质中的酶活动都起源于RNA。

细胞通过将DNA复制成一份信使RNA (mRNA)“设计图”的方式来生产蛋白质——某种细胞器能利用这份图来建造蛋白质。这些“工厂”名为核糖体，当某种特定“产品”生产得已经够多的时候，它们就需要一种停止生产的途径。通常，当已完成的蛋白质附着在mRNA上的一个特定点上，阻止核糖体利用这个mRNA时，蛋白质的合成过程就会中止。然而，并非每种细胞所需的物质都有一份mRNA“设计图”。例如，细菌能利用某些酶类从头合成非蛋白质类的小分子——硫胺（维生素B1）。令研究人员迷惑不解的是：一旦它们达到了一定含量，是什么关闭了合成这些酶类的mRNA？——这些酶并未和mRNA相连，研究人员寻找一种可与硫胺相连以关闭mRNA的蛋白质介质的努力也白费了。

耶鲁大学的生化学家Ronald Breaker推测，可能硫胺自己完成了这一工作——该假说与长期以来的观点背道而驰，传统观点认为只有蛋白质才能与mRNA相连，终止蛋白质合成。Breaker小组创造出一些mRNA来检验他们的观点。这些mRNA的第一部分包括两种硫胺合成酶的基因序列，第二部分则包括了另一种研究者容易测定的蛋白质“设计图”。研究小组发现mRNA可产生硫胺及其活性形式硫胺－PP。此外，当研究人员在试管中按照1：1的比例将mRNA与核糖体混在一起后，他们发现硫胺至少使蛋白质合成速度减缓为原来的1/18。他们在10月17日的《自然》杂志上报告说，其他试验也表明，当硫胺与mRNA相连后，mRNA就会改变形状，将蛋白质“生产装置”所需的关键序列隐藏起来。Breaker小组还发现类似的形状改变可调控维生素B12的合成，他们已将这一结果在9月份的《化学与生物学》上作了报告。

Breaker表示，在更高等的生物体中发现类似的“mRNA开关”将会支持这样一种观点，即：它们都是从RNA统治的前蛋白质世界中遗留下来的。波士顿哈佛大学医学院的分子生物学家Jack Szostak指出，即使研究者知道RNA酶已经有20年了，他们仍然认为RNA不像蛋白质那样作用广泛。他解释说，在实验室中，RNA具有采用任何形状的超能力，但人们还不清楚这种能力在自然界中是否得到应用。“现在我们发现了，”Szostak说，“这非常令人满意。”

摘自 科学时报