Science重大发现，或改写“遗传中心法则”

　　

生物通报道  近日来自美国宾夕法尼亚大学医学院及北卡罗来纳州立大学医学院的研究人员在新研究中惊异地发现RNA与DNA序列之间存在广泛的差异，这表明信使RNA有可能将遗传信息从细胞DNA携带至蛋白质加工厂的过程中以某种未知的机制进行了重新编辑。这一研究成果在线发表在5月19日的《科学》（Science）杂志上。

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如果这一研究发现是真实的话，那将成为本年度最重要的发现，从而导致分子生物学中的“遗传中心法则”被改写。“中心法则”认为细胞中的遗传信息是以DNA为模板通过转录传递给RNA，再由RNA指导蛋白质合成。在这一过程中遗传信息传递完全忠实于最初的DNA模板。在新论文中研究人员提出RNA在进入蛋白质加工厂前有可能通过一种“RNA编辑”（ RNA editing ）的方式置换了部分的碱基，从而导致了生成蛋白质的改变。

在这篇文章中，宾夕法尼亚大学的Vivian Cheung带领研究小组对参与了千人基因组计划（the 1000 Genomes Project）和国际单体型计划（the International HapMap Project）的27个人的全基因组和转录组测序结果进行了分析。经过比较，研究人员发现大量的RNA与其模板DNA序列不一致，他们在外显子中发现了超过1万个不同的位点。由于在不同的人中存在有相同的错配，从而表明这些并非是转录过程中的随机错误。进而他们证实这些“错配”的RNA也参与指导合成了蛋白质。

“当我们证实这些差异通过翻译传递至蛋白质序列中时，我们就非常肯定它们是在生物过程中衍生出来的，”Cheung说。

RNA编辑并非是一个新提出来的概念。过去有人发现一种叫做ADAR的酶可诱导人类细胞在RNA翻译合成蛋白质的过程中将腺嘌呤碱基当做鸟嘌呤。此外，RNA编辑也被发现存在于植物和人类寄生虫中。

然而在这篇文章中作者们提出的RNA编辑却不同寻常。研究人员人员发现平均每个人大约存在1065个这样的RNA与DNA序列差异（RNA–DNA differences）。其中一些错配的碱基改变并非通过已知的RNA编辑机制产生，这表明还存在其他未知的作用机制。

“这从一个完全不同的层面揭示了在RNA水平上进行的基因调控，”美国费城威斯达研究所的分子生物学家Kazuko Nishikura说：“现在最大的挑战是要弄清楚这些RNA序列改变的分子机制。”

不过目前也有一些科学家对此持怀疑态度。加州大学的比较基因组学家Lior Pachter认为这一研究结果有可能是Cheung的研究小组在使用高通量测序仪进行测序时产生的系统误差，因为其中一些错配发生在极易出现系统RNA测序错误的位点。

如果这一研究发现被证实是真实的结果，这无疑对于与生物学而言具有极其重要的意义，或将影响科研人员研究基因组学的途径。哈德逊－阿尔法生物科技研究所（Hudson-Alpha
Institute for Biotechnology）的研究事物主管Chris Gunter认为：“这将有可能为遗传学家们带来更多更有趣的疑问。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Widespread RNA and DNA Sequence Differences in the Human Transcriptome

The transmission of information from DNA to RNA is a critical process. We compared RNA sequences from human B cells of 27 individuals to the corresponding DNA sequences from the same individuals and uncovered more than 10,000 exonic sites where the RNA sequences do not match that of the DNA. All 12 possible categories of discordances were observed. These differences were nonrandom, as many sites were found in multiple individuals and in different cell types, including primary skin cells and brain tissues. Using mass spectrometry, we detected peptides that are translated from the discordant RNA sequences and thus do not correspond exactly to the DNA sequences. These widespread RNA-DNA differences in the human transcriptome provide a yet-unexplored aspect of genome variation.