細(xì)胞編輯糾正遺傳錯(cuò)誤

幾乎所有陸地植物都使用一群細(xì)胞編輯來糾正其遺傳信息中的錯(cuò)誤。波恩大學(xué)的研究人員現(xiàn)已將部分機(jī)械轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中。他們的研究結(jié)果證實(shí)了這一廣泛機(jī)制運(yùn)作的一個(gè)有爭議的論點(diǎn)。它們現(xiàn)已發(fā)表在自然出版集團(tuán)的通訊生物學(xué)雜志上。

有人可能會(huì)認(rèn)為較高的遺傳機(jī)制的植物是由官僚誰喜歡挑最復(fù)雜的選項(xiàng)發(fā)明：大部分植物的遺傳物質(zhì)中含有少量的誤差。植物細(xì)胞(線粒體)的發(fā)電廠中的DNA受到特別的影響。工廠必須糾正這些錯(cuò)誤，否則其能源供應(yīng)將會(huì)崩潰。它確實(shí)做了這些修正，但是以一種非常復(fù)雜的方式：它不會(huì)改善DNA，即線粒體的實(shí)際構(gòu)建指令。相反，它會(huì)更正這些說明的副本。這就像打印一次錯(cuò)誤的時(shí)事通訊一樣，然后糾正每個(gè)打印輸出中拼寫錯(cuò)誤的單詞。

更重要的是：進(jìn)行這些修正的編輯是絕對的專家。他們通常只識別一個(gè)特定錯(cuò)誤。因此，一些植物具有500個(gè)或更多個(gè)不同的校對者。“DNA轉(zhuǎn)錄本由RNA組成;因此我們將這種機(jī)制稱為RNA編輯，”波恩大學(xué)細(xì)胞與分子植物研究所的Volker Knoop教授解釋道。“我們才剛剛開始明白為什么它存在以及它如何在細(xì)節(jié)上發(fā)揮作用。”

Knoop和他的同事至少更接近于回答第二個(gè)問題。為此，他們將一些編輯從苔蘚Physcomitrella專利運(yùn)送到腸道細(xì)菌大腸桿菌。“我們想知道他們是否在那里編輯細(xì)菌RNA，”Knoop的同事Mareike Schallenberg-Rüdinger博士說。“到目前為止，他們是否可以獨(dú)自完成這項(xiàng)工作或是否需要幫助是有爭議的。”

大多數(shù)研究人員認(rèn)為RNA編輯通常分為兩個(gè)步驟：編輯(所謂的PPR蛋白)識別錯(cuò)誤。為了糾正它，他們?nèi)缓蠛粲跻环NRNA'修正液' - 一種叫做胞苷脫氨酶的酶 - 尋求幫助。

RNA'修正液'也適用于大腸桿菌

然而，一些PPR蛋白在其末端具有一定的氨基酸序列，其在理論上已知為胞苷脫氨酶，這意味著它們可能總是隨身攜帶它們的修正液瓶。“我們實(shí)際上能夠證明這組PPR蛋白能夠編輯大腸桿菌的RNA，”Mareike Schallenberg-Rüdinger說。“所以它不需要單獨(dú)的脫氨酶來做到這一點(diǎn)。” 然而，如果科學(xué)家甚至改變了一種重要的“修正液”氨基酸，PPR蛋白就失去了糾正的能力。

研究人員還成功地編程了PPR蛋白，使他們能夠檢測出特定的錯(cuò)誤。“這些實(shí)驗(yàn)有助于我們更好地理解RNA編輯，”Volker Knoop解釋道。“模式生物大腸桿菌也在這個(gè)過程中幫助我們，因?yàn)樵谥参镏羞M(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)要困難得多。”

從中期來看，科學(xué)家們也希望找到一個(gè)問題的答案，為什么這個(gè)精心編輯的機(jī)器在進(jìn)化過程中發(fā)展起來。有一些理論：例如，RNA編輯可能使植物“收集”突變。隨著時(shí)間的推移，許多不同變化的組合可能形成單獨(dú)有害甚至致命的，但總之，它們?yōu)橹参锾峁┝松鎯?yōu)勢。

因此，繁瑣的過程將有一個(gè)重要的目的：作為進(jìn)化的游樂場。

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