新技术动态追踪mRNA的代谢

　　

每天，人体都会产生新的细胞，以促进生长和维持生命。细胞周期可确保真核生物的发育和生存。为了让这一过程成功，数百个mRNA需要以时间特异的方式合成和降解。不过，测定这些变化十分困难，因为大部分技术都会扰乱细胞的代谢，明显改变其转录行为。

2011年，德国慕尼黑大学的的生化学家Patrick Cramer及其同事引入了一种新技术来测定mRNA的合成和衰变。这种技术被称为动态转录组分析（DTA）。它结合了代谢RNA标记和动力学模型，让研究人员能够高灵敏度地追踪酵母细胞中mRNA的变化，从而实现mRNA代谢的监控，以及它如何被基因系统动态调节。

Cramer认为，一个主要的好处是，它是一种非扰动的方法，让你能够在不影响细胞系统的前提下监控细胞活动。Cramer及其同事利用这种方法，对酿酒酵母中整体的mRNA变化进行了测定，以便更好地了解细胞周期过程中转录的机制。尽管人们早就知道mRNA水平呈周期性变化，但Cramer想了解，什么程度的变化是转录改变或RNA降解的结果。因此，在酵母3个完整的细胞周期内，他们利用比较DTA每5分钟测定mRNA的合成和降解速率。

通过这种创新的技术，研究小组首次实现了这类关键的测定。Cramer及他的团队利用一种统计模型来分析数据，发现479个不同的基因表现出明显的时间分布。对于每一个，研究小组又研究了mRNA合成和降解速率的时间特异变化。他们进一步指出，合成和降解似乎是以合作的方式起作用，合成的峰之后紧接着降解的峰。最后，尽管合成时机受到上游DNA motif及其相关的转录因子的调控，但Cramer发现，合成速率似乎由核心启动子设定。

Cramer表示：“我们惊讶地发现，mRNA表达的尖峰不仅需要转录的变化，还需要RNA降解的变化。但模拟很好地证明了这一点，在缺乏RNA降解的变化时，表达峰宽泛而不太明显。之前的研究只是在转录水平上描述了基因调控。当然，转录的变化对基因表达的变化起主导作用。然而，RNA降解的变化可能导致更明确而有效的反应，在基因表达过程中与转录变化协作。”

之后，研究小组计划延续这项工作，利用比较DTA来研究人类细胞中的mRNA合成和降解。Cramer希望，这将有助于阐明非编码RNA在人类细胞分裂中的作用。（生物通 薄荷）

原文检索

Periodic mRNA synthesis and degradation co‐operate during cell cycle gene expression

Mol Syst Biol. 2014 Jan 30;10(1):717. doi: 10.1002/msb.134886. Print 2013.