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寄生虫基因与宿主之间的共同进化

2019-03-20 10:08:01 • 来源：

丹麦的一个研究小组描绘了一种“寄生”非编码RNA基因与其在人体细胞中编码蛋白质的“宿主”基因之间的复杂共生关系。该研究揭示了宿主基因和寄生虫基因的共同进化是如何形成一种反馈机制，其中寄生虫基因作为宿主基因蛋白生产的调节剂起着全新的和令人惊讶的作用。这一突破性发现为基因表达开辟了一条全新的研究途径。

人体细胞中存在许多类型的RNA，它们不能作为蛋白质产生的“配方”。这些被称为非编码RNA，并且通常执行细胞功能和一般健康所需的其他工作。所谓的小snoRNA位于细胞核中。这些RNA在其他类型的非编码RNA的生产中发挥重要作用，更具体地说是称为核糖体的蛋白质生产工厂。snoRNA可以通过改变核糖体RNA中的化学基团来指导核糖体的折叠和成熟。这项工作是与蛋白质合作进行的，这些蛋白质既可以帮助snoRNA找到目标RNA，也可以在非常特定的位置进行化学变化。

SnoRNA的功能在进化的早期出现，并且存在于所有古细菌和真核细胞中。虽然它们的功能和结构在整个进化过程中得以保留，但细胞类型之间snoRNA的产生是非常通用的。在人类中，大多数snoRNA基因位于高表达的蛋白质编码或非编码宿主基因中，更确切地说，位于称为内含子的宿主基因的部分中;在剪接过程中在成熟RNA合成过程中排除的宿主基因的元件。这意味着snoRNA的产生依赖于宿主基因的表达。

当研究小组研究了这样的snoRNA宿主基因时，他们发现了一种特定的snoRNA，它被证明在细胞中具有替代的基于snoRNA的任务。他们发现，这种snoRNA不是辅助核糖体生成，而是作为宿主基因表达的传感器和主开关，它编码snoRNA结合蛋白，这种蛋白本身就是snoRNA的作用所必需的(图1)。

结果支持一种模型，其中通过结构变化，snoRNA可以调节宿主基因的剪接过程。在高snoRNA蛋白水平下，snoRNA结构将导致宿主基因RNA的可选剪接，这将最终阻止snoRNA蛋白的进一步产生。相反，缺乏snoRNA蛋白将导致基因表达期间不同的snoRNA结构，导致snoRNA蛋白产生增加。

因此，未覆盖的反馈机制确保了snoRNA蛋白水平与全球snoRNA水平之间的精确协调，最终确保其他重要的RNA可以被正确修饰和生产。重要的非编码RNA的错误调节通常与癌症和疾病的发展有关，这强调需要更深入地了解细胞维持严格水平的功能性snoRNA-蛋白复合物的策略。此外，这些结果有力地证明了整个进化过程中位于宿主基因中的snoRNA寄生基因已经发挥了新的重要作用，例如基因表达的调控。(图2)。这开辟了一个全新的研究领域，其中可以发现其他snoRNA调节的细胞机制。

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