RNA新发现：通过控制核酶调控基因表达

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[生物通讯]最近几年，小RNA分子由于其新发现的控制基因表达的作用变得炙手可热。它给科学家们带来的惊喜显然还远未结束：另一种RNA能检测帮助细胞平稳运转的小分子的水平，并根据细胞需要打开或关闭基因的表达。

耶鲁大学的分子生物学家Ronald Breaker和他的同事是在钻研了数十篇科学文献，解决了几个悬而未决的谜题后发现这些“多能”RNA分子的，他们将之命名为核开关（riboswitch）。称为代谢物的小分子负责调节细胞的存活，代谢物的产生是一个受到基因精细调控的过程，这些基因是间接感知代谢水平的。科学家一直以为是特异蛋白与代谢物结合，诱导或抑制基因的表达。但Breaker发现的7个实例足以打消科学家徒劳寻找那些关键蛋白的积极性－－其中几个甚至是30年前的研究报告。之所以以前的科学家没有找到关键蛋白是有原因的，他说。神秘蛋白实际上是信使RNA（mRNA）。正常情况下mRNA的作用是将来自DNA的遗传信息送到细胞的核糖体，遗传信息在核糖体中被翻译成蛋白质。

核开关－－之所以如此命名是因为它们由RNA构成－－就是特异mRNA上与代谢物结合的部分。结合改变了mRNA的形状，关闭一个基因的表达，偶尔也会打开基因的表达。“这是调查了20到30年间相关文献后得出的明确结论。”纽约洛克菲勒大学的RNA研究人员Thomas Tuschl说，但在Breaker之前，没人发现这一点。

在日前召开的美国先进科学促进会2004年会上，Breaker报道了他的第八个细菌核开关。这个开关调节葡糖胺的水平，葡糖胺是帮助细菌构建细胞壁的关键糖分。不同于早先发现的7个核开关，这个核开关也是一种核酶，核酶是一类剪刀状的分子，能切断RNA并用这个能力控制基因表达。当葡糖胺在细胞内到达较好水平时，代谢物就与mRNA结合，诱导mRNA切断自身。这大大削弱了基因表达，因为DNA合成葡糖胺的信息不再被转录。奇怪的是，mRNA被剪切的部位并非蛋白编码区，但却仍然能成功破坏基因表达。“我们不知道为什么会这样。”Breaker说。“这有点怪异。”华盛顿大学的计算生物学家Sean Eddy也表示。

但显而易见细菌里充满了核开关，Breaker说。他已经证实了另外两个尚未公布的细菌核开关，并发现了10个新的候选者。真菌和植物中也发现了这种开关，Breaker计划尽快在动物中搜寻核开关。（生物通编译）