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Nature:科学家首次在全基因组基础上确定RNA分子结构

拟南芥

日前,宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)的科学家们开发出了一种新型分子技术,能够更精确预测在活细胞内核糖核酸分子(RNAs)的折叠情况,由此阐明植物以及其他的活体生物对环境条件做出反应的机制。研究人员表示,这是首次在全基因组基础上确定植物中的 RNA 分子的结构,而它适用于所有生物。

温度和干旱等环境压力因素会影响 RNA 分子的结构,由此影响基因的表达方式。研究人员表示,对环境因素影响 RNA 结构,并由此影响基因表达的机制我们了解得越多,就越有可能利用一些生物技术方法培育或开发出更加耐受这些压力的作物。这些作物能够在更为边缘的条件下更好地生长,有助于养活全球不断增长的人口。

在这项最新新研究中,宾夕法尼亚州立大学研究小组确定了拟南芥植物中各种 RNA 分子的结构。研究人员指出,由于它是首个进行全基因组测序的植物物种,且具有最大数量的可用遗传工具,因此是 RNA 研究的理想模型。

RNA 是所有生物体中 DNA 与蛋白质之间的中间分子,是基因表达信号通路中的重要元件,基因的表达控制了生物体的功能。不同于双链 DNA 分子,通过扭曲及环绕蛋白在细胞内压缩。 RNA 是单链分子,自身进行折叠。研究人员着手解答了这一问题: RNA 在细胞中究竟是怎样折叠的以及这样的折叠调控基因功能的机制。

研究人员表示,他们需要一个工具来解答这一问题。这一工具可以将一种化合物导入植物中,改变某些 RNA 片段但不影响其他部分,随后给出 RNA 结构的读值。利用这一技术科学家可以阐明哪些类型的基因与某些 RNA 结构性状相关,进而尝试了解这些基因结构改变与某些生物学功能的相关性。

以往,研究人员会在细胞中逐个地探询个别 RNAs 的结构,这是一个繁琐的过程。现在,科学家获得了一种特殊生物体的全基因组信息,可以开始概括出 RNA 结构影响基因表达,及最终影响植物功能的模式。而其他科学家可以探究目的生物体,看可以概括出一些适用于所有生物的、有关 RNA 结构影响基因表达机制的规律。

由于 RNA 在基因调控中发挥着如此重要的作用,这个最新开发的工具可以供致力于研究所有生物系统的科学家们使用。这种方法对于人类健康——例如了解感染引起的发烧有可能如何影响了人类和病原体的 RNA 结构,具有长期的潜在影响。

原文检索:

Yiliang Ding, Yin Tang, Chun Kit Kwok, Yu Zhang, Philip C. Bevilacqua& Sarah M. Assmann. In vivo genome-wide profiling of RNA secondary structure reveals novel regulatory features. Nature, 24 November 2013; doi:10.1038/nature12756


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