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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。”

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