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核酸与脂肪之间的神奇“互动”:脂质可以直接调节RNA活性

前瞻网 2022-01-31 17:58

 

核酸与脂肪之间的神奇“互动”:脂质可以直接调节RNA活性_产经_前瞻经济学人

一般而言,细胞都包裹在脂肪层中。脂膜保护细胞里的内容物,包括遗传信息,如RNA和DNA。来自德累斯顿工业大学(TU Dresden)B CUBE分子生物工程中心的研究人员进行了一项新研究,揭示了脂质和RNA可以发生直接的相互作用,以及它们如何以意想不到的方式调节RNA活性。该研究有助于解释如何在原始或合成生物系统中调节RNA,并改进RNA疫苗的设计。

脂质和RNA是细胞的两个重要组成部分。核糖核酸(RNA)是一种多功能分子。一方面,它像DNA一样,RNA编码有生命自我复制至关重要的遗传信息。另一方面,它又像蛋白质一样,RNA分子也进行化学反应。

在这项研究中,研究人员发现,脂质可以在一个简单的合成系统中直接调节RNA活性。这为如何将RNA-脂质相互作用用于生物工程(例如提供mRNA疗法)开辟了一条全新的道路。

此外,这项研究还有助于提供有关古代生命起源的线索。关于生命起源的一个流行假设是,生命本身很可能是在DNA和蛋白质进化之前,从自我复制的RNA分子中出现的。在这里,调节RNA活性的简单而有效的方法,将是在古代地球上组织早期生命的关键。

RNA-脂质世界

科学家们测试了不同类型的RNA分子与脂质膜相互作用的程度。他们发现一些RNA可以比其他RNA更好地结合脂质,这取决于RNA分子的序列和结构。特别是鸟嘌呤(构成RNA的四个组成部分之一),对于RNA粘附在脂质上至关重要。在RNA中添加额外的鸟嘌呤链,会使它们更加粘稠,从而提供了一种控制RNA-脂质相互作用强度的方法。

研究证明,鸟嘌呤不仅直接增强了RNA与脂质的结合,而且通过促进RNA折叠成不同的结构使其更粘连。一种这样的结构,称为G-四链体,存在于细胞中,被称为RNA活性和调节的重要元素。

脂质赋予RNA自我控制能力

在研究人员发现了如何设计RNA以更好地粘附在脂质上后,他们随后发现这种RNA-脂质相互作用可用于控制催化化学反应的RNA活性。加州索尔克生物研究所的杰拉尔德-乔伊斯(Gerald Joyce)教授表示,这是他所知道的第一次,有人证明了脂质可以影响RNA催化方式中的序列特异性效应。

RNA-脂质相互作用的未来

研究团队表示,下一步,想了解如何使用RNA-脂质相互作用来设计合成生命,以及这些相互作用在包括人类在内的现代有机体中是否重要。该团队还指出,这项研究中的见解可以为设计mRNA疫苗配方的脂质纳米颗粒提供新方法。

题为Lipid membranes modulate the activity of RNA through sequence-dependent interactions的相关研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

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责任编辑: 3976DBC

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