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RNAs的实际半衰期比你想象的短得多!

生物通  · 公众号  ·  · 2017-07-13 16:33

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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 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% RNAs 的更替时间不到 2 分钟, 20% RNA 活的稍久一点,大约 5 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









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