Cell子刊突破性发现：休眠的RNA

　　

生物通报道  近日发布开放阅读期刊《细胞报告》（Cell Reports）杂志上的一项新研究揭示一些RNA分子大部分时间都处于休眠状态，而并非是在细胞中自动地执行它们确立的工作任务传递蛋白质构建指令。

上接：Cell Reports：新RNA现象挑战经典教条

在2009年，他和同事们报告了对细胞体中两种酶的发现，它们使得mRNA加帽完全发生在细胞核之外，转而在细胞质中。

在当前的研究中，Schoenberg试图确定这一加帽程序的生理学意义。研究人员设计了一种方法在实验室中阻断细胞内的胞质加帽，然后观察了超过55,000个RNAs的变化。

干扰细胞质加帽揭示了细胞中有可能存在两种不同类型的信号通路——一些mRNAs没有帽子仍旧是稳定的，而另一些没有帽子会被迅速摧毁。这一结果表明mRNAs有可能在细胞质中丢失了它们的帽子，在某一点重新加上。用进一步的实验，研究人员确定了只有一些mRNAs在细胞体中丢失了它们的帽子。

Schoenberg 说：“并非所有特异的信息都是脱掉帽子的，只是一部分信息。我们希望证实我们已经在细胞中脱掉了RNAs的帽子，且它们并没有降解。这意味着他们那样被保存了。”

这一发现给出了一些暗示关于这一现象有一种更高的规则，一些mRNAs蓄意地停止在一种脱帽的状态，且不会被细胞内的酶所降解。它还提出由于加帽事件在细胞体中的变化，来自基因的信号有可能会经历改变，使得两种或更多的蛋白由相同的mRNA生成，一种相比另一种短。

“我们一直认为一种基因会产生一种mRNA来生成一种蛋白质。然而我们的发现使得我们怀疑是否多个蛋白质有可能是由经历了细胞质中脱帽和重新加帽的信使RNAs生成，”Schoenberg说。

研究人员利用生物信息学技术确定了哪些基因正在制造细胞质中以脱帽和重新加帽状态存在的mRNAs。其中包括了那些控制一些细胞生存最基本元件的基因：它们决定细胞内蛋白质和RNAs的定位，也许最重要的是有丝分裂细胞周期——细胞分裂的部分过程。

Schoenberg 说：“这并不是随机的，而是非常特异的。有一些特异的mRNAs家族以这种方式受到调控，且对于蛋白质和表达和调控方式存在影响。”

作为一个例子，他提到了神经元如何跨过广阔的距离将信使传递至其他神经细胞。众所周知，举例来说当mRNAs从脊髓向指尖移动之时，mRNAs特异维持在一种静息的状态，直至到达指尖它们才会随后激活生成新蛋白。

“mRNA保持静息的条件是什么？有可能它们没有戴帽，如果没有的话，它们就不能被翻译。或许在神经元中细胞质加帽是一种使信息恰好在正确时间被翻译的功能，”Schoenberg说。

或者，就癌症来说：“如果发生的事情之一是你正在生成缩短的蛋白质而非全长蛋白质，且蛋白质的调节部分在缩短蛋白质中丢失，又将会怎样？如果这是真的，你能够干扰这一过程，因此干扰恶性肿瘤吗？”

现在，这些科学家们只能推测这一意料之外的生物学过程的真正意义。Schoenberg实验室计划在一种乳腺癌细胞系中更充分地研究这一现象。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Identification of Cytoplasmic Capping Targets Reveals a Role for Cap Homeostasis in Translation and mRNA Stability

The notion that decapping leads irreversibly to messenger RNA (mRNA) decay was contradicted by the identification of capped transcripts missing portions of their 5 ends and a cytoplasmic complex that can restore the cap on uncapped mRNAs. In this study, we used accumulation of uncapped transcripts in cells inhibited for cytoplasmic capping to identify the targets of this pathway. Inhibition of cytoplasmic capping results in the destabilization of some transcripts and the redistribution of others from polysomes to nontranslating messenger ribonucleoproteins, where they accumulate in an uncapped state. Only a portion of the mRNA transcriptome is affected by cytoplasmic capping, and its targets encode proteins involved in nucleotide binding, RNA and protein localization, and the mitotic cell cycle. The 3 untranslated regions of recapping targets are enriched for AU-rich elements and microRNA binding sites, both of which function in cap-dependent mRNA silencing. These findings identify a cyclical process of decapping and recapping that we term cap homeostasis.