RNA的多维调控和应用

RNA是生命起源的最初分子形式.原始的RNA分子既可自我复制又可催化化学反应.随着漫长的进化过程,RNA的催化功能逐步转移到蛋白质,而作为遗传信息承载者的功能则转移到DNA,并逐步形成了现代生物学的中心法则,即遗传信息先由DNA转录成RNA,再由RNA翻译成蛋白质.细胞中除了编码蛋白质的信使RNA(mRNA)外,还存在着大量种类不一、功能各异且不翻译成蛋白质的非编码RNA.

mRNA药物新时代

2023年诺贝尔生理学或医学奖授予了卡塔琳·考里科(Katalin Karikó)和德鲁·韦斯曼(Drew Weissman),以表彰其“在核苷碱基修饰方面的发现,使得开发有效的针对COVID-19的m RNA疫苗成为可能”.他们的研究工作,从根本上改变了人们对m RNA如何与免疫系统相互作用的理解,使疫苗研发达到前所未有的速度.这两位科学家的突破性发现对迎接未来的健康挑战产生了深远的影响.

mRNA疫苗的突破与药物研发革新

2023年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国宾夕法尼亚大学科学家卡塔林·卡里科(Katalin Karikó)和德鲁·魏斯曼(Drew Weissman),以表彰他们所发现的核苷碱基修饰方式,使得开发有效的针对新型冠状病毒的mRNA疫苗成为可能.他们的开创性工作,促成了针对新型冠状病毒的高效mRNA疫苗从基础研发到临床应用的快速转化,挽救了上千万人的生命,并为开发靶向其他类型传染病以及重大疾病的预防性或治疗性RNA药物树立了典范.

秀丽隐杆线虫RNA结合蛋白复合物AMG-1/SLRP-1通过线粒体稳态维持实现调控生殖腺发育和精子发生

RNA结合蛋白(mtRBP)介导的mRNA转录后调节对精子发生必不可少但却鲜有报道.在本文中,我们鉴定到一个在生殖腺中特异性表达的线粒体RNA结合蛋白AMG-1,它是秀丽隐杆线虫精子发生过程中必需的蛋白,同时与哺乳动物LRPPRC蛋白同源.amg-1突变会阻碍生殖腺的发育,最终导致生殖细胞的线粒体形态和结构异常以及线粒体功能障碍.通过测序鉴定RNA结合蛋白的靶点发现,AMG-1更倾向于与mtDNA编码的参与线粒体核糖体组装的12S和16S核糖体RNA(rRNA)结合,12S rRNA对于维持生殖细胞线粒体蛋白稳态至关重要,而12S rRNA的表达却受AMG-1蛋白调节.此外,哺乳动物SLIRP在秀丽线虫中的同源蛋白SLRP-1蛋白与AMG-1在遗传上存在互作关系,它们可共同调节秀丽线虫的精子发生和育性.综上所述,这些发现揭示了mtRBP蛋白AMG-1在线粒体调控中的新机制,这可能为由线粒体功能障碍引发的男性不育治疗提供新的理论基础.

RNA结构解析技术研究进展

在遗传信息传递过程中,RNA往往需要形成复杂的高级结构,以发挥催化和调控功能。RNA结构的动态变化是生命体响应环境信号、快速调节基因表达的一种精巧手段,在正常的生理和病理发生过程中发挥关键作用。解析RNA高级结构是理解细胞内非编码RNA功能机制的必由之路,引起了人们的广泛关注和兴趣,逐渐成为RNA领域的前沿热点。该文主要介绍了RNA结构解析的生物信息学预测方法、低通量物理手段和新兴的高通量测序技术研究进展,并总结了这些方法在RNA结构研究中的应用和局限性。

RNA-蛋白质机器在哺乳动物遗传信息表达中的调控功能与机制

遗传信息的表达是生物体生存发展的基础。RNA不仅是遗传信息传递过程中的信使,还在多个层面上参与遗传信息的调控。RNA与蛋白质组成复合物,参与调控配子发生、组织器官形成、个体生长发育及疾病发生发展等一系列生理病理过程。系统解析小RNA-蛋白质机器、长链非编码RNA-蛋白质机器、转录及转录后加工中的RNA-蛋白质机器等在哺乳动物遗传信息表达中的功能和机制,将促进我们对生命奥秘的了解,有助于我们开创和完善RNA-蛋白质机器组学研究体系,建立规模化RNA-蛋白质机器功能研究平台。项目的顺利执行将揭示RNA-蛋白质机器的相关生理及病理功能,全面提升我国在该领域的研究水平和国际影响力。