環狀RNA也能製造蛋白質?

2017/06/07

幾年前科學家發現了一種全新 RNA 分子,不同於其他功能已知的 RNA,這些分子會形成封閉的迴圈狀,因而被稱做環狀 RNA。儘管我們所知甚少,不過這些分子的數量可不少,尤其在大腦中還會隨著年齡而累積。相對於帶有製造蛋白質訊息的 mRNA,環狀 RNA 以往被認為在細胞中負責其他事。

不過,成員由以色列和德國組成、由耶路撒冷希伯來大學的副教授 Sebastian Kadener 領導的科學家團隊卻發現環狀 RNA 有轉譯蛋白質的功能。不只如此,他們還發現這類 RNA 分子在腦細胞扮演意義重大的角色。

為了確認環狀 RNA 具有轉譯的功能,研究者利用果蠅(Drosophila)當作實驗對象,以及融合分子生物的科技、計算生物學以及神經生物學等領域。結果顯示特定的環狀 RNA 分子會結合在負責製造蛋白質的核醣體上,也找到了轉譯出的蛋白質。

他們更進一步發現,它們與細胞的特定位置相關,尤其在突觸上(兩個神經細胞的連結點),比如說果蠅在食物來源斷絕長達 12 小時的情況下,它們就會對特定訊號進行回應。除了飢餓外,另外一個會誘導環狀 RNA 的原因就是老化,因而推測出它們在神經退化疾病也佔了一席之地。

為何有這般推測?除了上述提到的老化,另一個證據在於 Kadener 教授發現會辦轉譯的環狀 RNA 是由一種名為盲肌(Muscleblind)基因製造出來的,如果這種基因的功能產生缺陷,就會導致一種名為肌強直性營養不良(myotonic dystrophy)的神經退化性疾病。這種疾病好發於成年期,患者會逐漸肌肉無力,而盲肌基因扮演的剛好是調控環狀 RNA 的角色。考慮到後者在大腦的數量之多以及轉譯機制,自然會推論出環狀 RNA 和肌肉強直營養不良症有相當程度的關聯性。

根據 Kadener 教授的說法,他認為藉由查明環狀 RNA 的功能能幫助我們精進對分子生物學的認知,對老化或神經退化疾病的了解也有非常大的幫助。並不是只有從事這番研究的科學家才肯定環狀 RNA 的重要性,來自特拉維夫大學沙克勒醫學院的 Gil Ast 教授並未參與目前這項研究,但他依然持肯定態度:「Kadener 團隊發現了環狀 RNA 可能在大腦的突觸被轉譯。這對於找到未知 RNA 的功能是個重要的開始,因為這顯示環狀 RNA 和大腦相關疾病有關聯。」

現在,研究者想要探索環狀 RNA 是否也牽涉到年齡相關疾病以及分析它們的轉譯機制,這也許能讓我們更了解轉譯作用在細胞中是扮演多麼核心的角色。

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