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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

正文

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RNAmessenger 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1RNA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510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