伯尔尼大学的一个科研小组开发了一种测量RNA分子半衰期的新方法。使用这一方法测得的RNA分子平均寿命只有2分钟,该数据比先前假设的短十倍!研究结果现已发表在Science旗下的《Science Advances》杂志(7月12日)。
信使
RNA
(
messenger RNA
)分子是
DNA
的单独转录产物。它们传递
DNA
的遗传信息,为调控细胞过程的蛋白质生产提供模板。它们的整个生命周期,或者更准确地说是半衰期,都充当着调节小信息使者。作为蛋白质生产的模板,
RNA
分子被制造出来以后寿命有限,一旦蛋白质生产完毕,它们就会被降解。
迄今为止,测量
RNA
半衰期主要有两种科学方法。伯尔尼大学
Attila Becskei
教授领导的研究小组现在发现,这些传统方法非常模糊,并且结果前后矛盾。
Becskei
的团队发现了一种新方法,证明
RNA
分子的存活时间根本不足
20
分钟,新结果显示平均仅为
2
分钟。
“这是一个具有挑战性的工作,因为预先没人知道到底哪些方法可以得到正确答案,”
Becskei
说。
短命的
RNA
了解
RNA
的半衰期对细胞周期领域科学研究具有重要意义。细胞分裂过程取决于蛋白质的恰当表达。如果在某一细胞周期阶段
RNAs
量不足就会出现错误。
“基因控制方法”是一种已知的方法,但在此之前从未被用于衡量
RNA
分子的半衰期。这是因为,该方法需要负责的基因工程手段,耗时很长,并且每次只能研究
1
个
RNA
分子。这一方法的原理是,某一基因表达受
RNA
生产的开或合调节,如果
RNA
生产停止,就可以对细胞内剩下的
RNA
的存活时间进行测量,从而确定
RNA
的寿命。“这种方法每次只能测一个
RNA
分子,但结果却相当准确,”
Becskei
说。
研究人员对
50
个不同基因反复做了重复实验,结果显示,
80%
的
RNAs
的更替时间不到
2
分钟,
20%
的
RNA
活的稍久一点,大约
5
到
10
分钟。“如果你还认为
RNA
在细胞内的平均寿命是
20
分钟,就大错特错了,”
Becskei
说。
常规方法的缺陷
“转录抑制”法通过向细胞内引入一种底物,抑制所有基因的
RNA
生产。但是,如果所有
RNA
生产都受到了抑制,细胞内其他过程也可能发生变化,比如细胞将停止运作,结果必然反常。“体内标记”法是通过标记
RNAs
,再在细胞中追踪观察标记存活时间。然而起修饰作用的标记分子很可能会干扰细胞功能,从而导致结果误差。因此,这两种传统方法都存在一个严重缺陷,即测量本身影响了测量过程。这也导致了许多实验结果的前后矛盾。“有时我很难相信,科学家会在不知不觉中使用导致不一致结果的方法,而且一用就是
30
年,”
Becskei
说。“看来哲学家
Paul Feyerabend
是对的,科学经常是无政府主义。”
研究团队把这一方法与传统方法进行比较,发现与
Becskei
的方法结果相关性最高的是一种独特的“体内标记”法变体。大多数情况下,这两种方法在判断
RNAs
稳定或不稳定上的结果一致,但对平均半衰期的估计结果有所不同。现在,
Becskei
团队希望多方调查一些领域,从而确定不同领域的最适方法来获得准确和可靠的结果。
原文标题
Multiplexed gene control reveals rapidmRNA turnover