基因表达的关键：激活RNA的酶

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    [生物通讯]了解一种生物的基因组当然是件好事，但如果能了解基因组中哪些基因是打开即活化的就更好了。科学家们长久以来一直在寻找激活核糖核酸即RNA的诱发因子，这是基因表达一个非常关键的组成部分。现在，在9月19日期的《自然》（Nature）杂志上，来自威斯康辛－麦迪逊大学的科学家们报道，他们发现负责激活RNA的一种酶，这一发现将导致调控遗传信息新方法的诞生。

    “分子生物学中的一个重要问题就是基因是如何被调控的。”文章的高级作者、Howard Hughes医学研究院的一名研究员、同时也是威斯康辛－麦迪逊大学生物化学教授的Judith Kimble说道。“我们这一发现为揭开这个谜题提供了重要信息。”

    基因存在于所有细胞核内，由脱氧核糖核酸即DNA组成。这些遗传信息中包含了细胞产生使之完成特殊功能的蛋白所需的所有遗传指令，例如通过红细胞运输氧等。这些分子活动要发生，必需将DNA转录为RNA拷贝，RNA将遗传指令传递到细胞核外，运送到生产蛋白质的细胞器－－线粒体中。

    但RNA前往线粒体的一路上，可能会发生什么意外：“如果RNA没有被激活，它就会被当作垃圾扔掉或隐藏起来，而如果细胞没有了一种特殊的RNA，也就不会有这种RNA所编码的蛋白。”Kimble解释说。

    文章的领导作者、Kimble实验室的研究生Liaoteng Wang补充说：“一个基因如果不能表达，就毫无价值。”

    通过研究秀丽线虫C. elegans的胚胎发育，Kimble和 Wang以及威斯康辛－麦迪逊大学生物化学系的Marvin Wickens和 Christian Eckmann识别出两种蛋白－－GLD-2 和 GLD-3，当这两种蛋白结合到一起形成一种酶时，就会激活细胞核外的特异RNA。这个活化过程使RNA可以执行种系发育即生殖发育中的重要步骤，如精子或卵子的形成等。换言之，RNA就不会被当成垃圾扔掉了。

    “人们寻找这种酶已经很久了。”Kimble说。“我们真是令人难以相信地幸运，我们是偶然发现这种酶的。”

    Kimble解释说，Wang 和Eckmann独立从事着两种不同蛋白的研究，这两种蛋白都负责生殖发育中最重要的阶段。Wang 研究的是GLD-2，他发现这种蛋白质有一个发生反应的部位，但它不能与RNA结合。而Eckmann研究的是GLD-3，他发现他所研究的蛋白恰恰相反：它能够与RNA结合，但没有催化部位。

    “Wang和Eckmann 开始寻找各自蛋白可能结合的同伴蛋白，令人惊讶的是，他们发现GLD-2与 GLD-3竟然能够彼此结合。”Kimble介绍说。

    这两种蛋白结合到一起就产生了一种酶，这个酶不仅能够自己附着到RNA上，而且还能以一种特殊的方式对RNA进行化学修饰，激活RNA。Kimble说：“当调控生物过程时，你不会想要激活一个细胞中所有的RNA，你只想让重要的RNA在适当的时间、适当的部位被激活。”

    研究人员已在从酵母到人类等其它生物中发现了GLD-2的同祖体，即与其相似的蛋白质的存在。但研究人员除了它们的氨基酸序列外，对这些同祖体还知之甚少，Kimble说。也发现了与GLD-3相似的蛋白，但只是在更为高级复杂的动物中，如线虫和人类等。而这些蛋白究竟是如何行使功能的还是一个谜。

    “越来越多生物的基因组已被测序完毕，但DNA序列不会告诉你蛋白的生化功能。”Wang说。
“在这项研究中，我们识别出GLD-2的生化功能，由于其它生物中也存在氨基酸序列与其相似的蛋白质，因而我们现在可以对这些蛋白的功能做出更为合理的猜测。这就是所谓的‘一石多鸟’。”

    通过识别出秀丽线虫中这种调控基因表达的酶，研究人员认为现在科学家可以探索类似的酶在人类中的作用，有一天可能由此产生疾病的新疗法，Kimble预言：“我认为这对于任何对基因调控感兴趣的人而言都是一个重要发现。”消息来源：威斯康辛－麦迪逊大学

生物通摘译自BIO.COM