发现“垃圾”RNA片段在蛋白质生产和细胞应激反应中发挥作用

科学家们发现，一些被认为是垃圾的RNA片段在抑制某些信使RNA的产生方面具有功能作用，似乎有助于细胞对氧化应激做出反应

所讨论的片段是内含子，转移RNA子集的短序列，在蛋白质构建过程中帮助指导氨基酸链组装的RNA分子。这些内含子历来被认为对细胞无用，因为它们必须在tRNA发挥作用之前被剪掉

在一项新的研究中，俄亥俄州立大学的研究人员表明，一些内含子附着在将遗传信息转化为蛋白质的分子的关键部分，导致它们降解，从而取消了蛋白质的产生。在将细胞暴露于氧化应激的实验中，一种内含子在这些条件下保持高度稳定，而不是分解，这暗示着一些内含子可能是细胞进化生存工具包的一部分

多年来的意外观察促使科学家们研究了他们所谓的“fitRNAs”的功能作用，fitRNAs是tRNA自由内含子的缩写：与其他RNA分子不太可能的测序关系，细胞丢弃它们的不同方法，以及在压力条件下一些（但不是全部）内含子的过表达

俄亥俄州立大学分子遗传学教授、资深作者Anita Hopper说：“没有人预料到内含子的功能。但对我来说，它们没有功能，而细胞认为应该有六种或更多种不同的方法来破坏它们，这是没有意义的。”

“如果它们只是垃圾，为什么细胞会优先处理它们？我们认为它们一定有某种功能。在过去的五年里，我们的团队设计了一些非常聪明的实验来证明这一点。”

该研究发表在《分子细胞》上

转移RNA（tRNA）与信使RNA（mRNA）通过互补的方式构建蛋白质，这意味着tRNA序列与其在mRNA分子上的互补序列配对，以确保在构建蛋白质时将正确的氨基酸添加到链中

Hopper的团队使用酵母作为研究模型，几年前发现一些被剪掉的内含子序列与mRNA序列互补，这表明内含子可能对翻译遗传密码具有重要意义。有10个tRNA家族包含内含子，每个内含子家族都以不同的方式被破坏。这项研究集中在其中两个家庭

研究人员发现，一旦从tRNA中释放出来，这些具有互补序列的浮动内含子就会与特定的mRNAs结合，导致mRNAs分解，从而无法产生蛋白质。实验证实了一种明显的负相关关系：删除或诱导fitRNAs的过表达分别导致靶mRNA的相应增加或减少

第一作者Regina Nostramo是Hopper实验室的博士后研究员，她说，fitRNA的功能似乎与microRNAs相似，microRNAs是抑制基因蛋白质构建功能的RNA的小片段（也曾被认为是垃圾），但两者之间存在显著差异。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展

微小RNA与Argonaute家族的蛋白质相互作用以降解信使RNA，“但由于这种酵母物种中没有Argonauter蛋白质，因此发生了其他事情，信使RNA仍在降解。因此，这是一种类似的机制，但发生的细节不同，”诺斯特拉莫说

Hopper指出，还有另一个区别：微小RNA始终附着在其靶信使RNA的相同非编码“种子”区域，但释放的内含子与包含蛋白质构建指令的mRNA片段结合

“所以这不仅是一种新发现的小型非编码RNA，而且它以一种新颖的方式运作，”她说

研究人员表示，内含子具有抑制蛋白质产生的能力，这表明内含子给细胞带来了优势。合著者Paolo Sinopoli是Hopper实验室的一名三年级分子遗传学学生，他鉴定出至少33种mRNAs被选为本研究的重点。虽然它们不属于单一类别，但受影响的蛋白质往往与细胞分裂和繁殖有关

Sinopoli说：“我们的问题是，‘为什么内含子一开始就存在？’”。“我们从tRNA中看到，它们存在于人类、小鼠、苍蝇和酵母中。因此，尽管它们似乎效率低下，但它们存在于所有这些生物体中，但生物学中效率低下的东西往往不会一直存在。”

在经历氧化应激的细胞中，一种fitRNA的丰度和稳定性为其重要性提供了线索，该团队将继续通过将细胞暴露于热应激、饥饿和其他具有挑战性的环境中来追求这一点

Hopper说：“也许细胞利用这些小内含子作为基因表达的负调控因子，因为它们在某些条件下不会被破坏。”。“也许它们在健康条件下对细胞的作用很小，但在压力下，当其中一些细胞稳定下来时，这可能是一个非常重要的作用。”