研究人员将苔藓的RNA编辑机移植到人体细胞中

如果一切都在活细胞中顺利运行，遗传信息必须是正确的。但不幸的是，由于突变，DNA中的错误会随着时间的推移而积累。陆生植物形成了一种奇特的修正模式：它们不直接改进基因组中的错误，而是在每个单独的转录本中进行精心设计。波恩大学的研究人员已将这种来自苔藓Physcommitriumpatens的校正机制移植到人体细胞中。令人惊讶的是，校正器也开始在那里工作，但根据自己的规则。该结果现已发表在《核酸研究》杂志上。

在活细胞中，人流量很大，类似于大型建筑工地。在陆地植物中，DNA形式的蓝图不仅存储在细胞核中，而且还存储在细胞的发电厂(线粒体)和光合作用单元(叶绿体)中。这些蓝图包含构建新陈代谢过程的蛋白质的说明。但是蓝图信息是如何在线粒体和叶绿体中传递的呢?这是通过创建蓝图所需部分的转录本(RNA)来完成的。然后使用此信息来生产所需的蛋白质。

错误会随着时间累积

然而，这个过程并不完全顺利。随着时间的推移，突变会导致DNA内积累错误，必须纠正这些错误才能获得功能完善的蛋白质。否则，植物的能源供应就会崩溃。乍一看，纠正策略似乎相当官僚：不是直接改进蓝图(DNA)中的失误，而是通过所谓的RNA编辑过程在许多转录本中清理它们。

与凸版印刷相比，这就像手工修正每一本书，而不是改进印版。“我们不知道为什么活细胞会做出这种努力，”波恩大学细胞与分子植物学研究所(IZMB)的MareikeSchallenberg-Rüdinger博士说。“据推测，这些突变随着植物在进化过程中从水向陆地蔓延而增加。”

2019年，由VolkerKnoop教授领导的IZMB团队成功地将苔藓Physcommitriumpatens的RNA编辑过程移植到大肠杆菌中。结果表明，苔藓的修复蛋白也可以修饰这些细菌的RNA。

现在，细胞与分子植物学研究所的研究人员与波恩大学遗传学研究所的OliverJ.Gruss教授领导的团队更进一步：他们将RNA编辑机器从将苔藓转化为标准的人类细胞系，包括肾细胞和癌细胞。“我们的研究结果表明，陆地植物校正机制也适用于人类细胞，”第一作者ElenaLesch报道。“这在以前是未知的。”

但这还不是全部：RNA编辑机PPR56和PPR65仅作用于苔藓中的线粒体，也会在人类细胞的细胞核RNA转录本中引入核苷酸变化。

超过900个目标

令研究团队惊讶的是，PPR56在人体细胞目标的900多个攻击点上进行了更改。另一方面，在苔藓中，这个RNA校正器只负责两个校正位点。

“人类细胞中的核RNA转录物比苔藓中的线粒体转录物多得多，”MareikeSchallenberg-Rüdinger博士解释说。“这样一来，编辑要攻击的目标也多了起来。”尽管编辑器遵循特定的代码，但在现阶段，尚无法准确预测编辑器将在人体细胞的何处进行更改。

然而，人类细胞中大量的RNA编辑靶点也为进一步研究校正子的基本机制提供了机会。这可能是通过校正器在人类细胞中诱导非常特定的RNA变化的方法的基础。

“如果我们能用RNA编辑方法纠正遗传密码中的错误位点，这也可能为治疗遗传性疾病提供起点，”展望未来的Schallenberg-Rüdinger说。“这是否会奏效还有待观察。”