我们现在知道RNA分子在细胞中是如何组织的

蒙特利尔大学的研究小组与美国同事合作，首次可视化RNA分子在细胞中的组织方式。在他们发表在Molecular Cell上的研究中，UdeM的科学家们使用超分辨率显微镜来研究mRNA的三维组织如何根据这些分子在细胞中的位置而变化，并表明几十年前的教条需要修订。

“从DNA到蛋白质的信息流涉及一个叫做信使RNA的DNA序列的拷贝，它可以作为蛋白质合成的模板，”该研究的资深作者Daniel Zenklusen说，他是UdeM生物化学和分子医学系的副教授。“就像DNA一样，RNA是由核酸组成的长聚合物。这些RNA聚合物如何在细胞中压缩和组织以允许蛋白质合成是迄今未知的，部分原因是我们缺乏以高分辨率可视化这些分子的技术，” Zenklusen说。

人们一直认为，所有信使RNA或mRNA分子在蛋白质合成过程中都会获得特定的构象：分子的两端聚集在一起形成一个稳定的所谓的闭环复合物。根据Zenklusen及其团队的说法，这项新的研究表明，这种长期存在的模型过于简单。

“我们观察到信使RNA在细胞中存在许多不同的构型，但在先前建议的稳定的闭环构象中并不存在，”该研究的第一作者，Zenklusen实验室的博士生Srivathsan Adivarahan说。“这对我们来说非常令人惊讶，因为这个模型可以在描述蛋白质合成基本过程的每本教科书中找到。”

UdeM科学家与科罗拉多大学Olivia Rissland和巴尔的摩约翰霍普金斯大学的Bin Wu实验室合作，发现细胞的信使RNA可以存在于许多构象中，但大部分都是非常紧凑的分子。当蛋白质合成受到抑制或信使RNA被隔离到特定的亚细胞区室时，例如应力颗粒，类似于在细胞环境压力条件下形成的神经退行性疾病中常见的病理性聚集体，这是最明显的。

“我们的研究结果改变了我们对mRNA代谢的许多方面的看法，特别是蛋白质合成过程中mRNA的组织方式，”Zenklusen说。“调节这一过程对于所有细胞都是必不可少的，但对于需要高水平蛋白质合成以允许不断生长的癌细胞尤其重要。因此，目前正在开发影响蛋白质合成的不同药物，其中一些药物靶向蛋白质以前涉及闭环模型。必须重新审视这些药物如何影响蛋白质合成的模型。“

他补充说，这项新研究还说明了基础科学的重要性以及不断开发新技术的必要性。“技术的进步使我们能够重新审视我们长期以来认为已经解决的问题，只是为了实现，一旦我们用新的眼光看待它们，我们就远远不能真正理解它们。”

因此，Zenklusen实验室的下一步工作之一是继续推进能够实现这些新发现的技术方法 - 单分子和超分辨率显微镜 - 以便更加详细地了解基因调控的机制及其如何被错误调控在各种疾病。

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