以色列和德國(guó)的一組科學(xué)家，由耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的Sebastian Kadener教授領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了一種用于環(huán)狀RNA的蛋白質(zhì)編碼功能。這種RNA分子在腦細(xì)胞中具有高活性，可在神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮重要作用。幾年前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新型的RNA分子。與所有其他已知的RNA不同，該分子形成閉環(huán)，因此被標(biāo)記為環(huán)狀RNA(circRNA)。雖然circRNA分子很豐富 - 特別是在我們衰老時(shí)它們積累的大腦中 - 對(duì)它們的功能知之甚少。與由基因產(chǎn)生并具有制造蛋白質(zhì)的信息的信使RNA(mRNA)相比，先前認(rèn)為circRNA在細(xì)胞中執(zhí)行其他任務(wù)。

現(xiàn)在，在著名期刊Molecular Cell，Sebastian Kadener教授及耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的同事們與MaxDelbrück分子醫(yī)學(xué)中心柏林醫(yī)學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)研究所(BIMSB)的研究人員合作發(fā)表的一篇文章中。柏林的亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)(MDC)已經(jīng)證明了circRNA可以編碼蛋白質(zhì)。

這一發(fā)現(xiàn)揭示了一種以前未被認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)的分子中未開(kāi)發(fā)的基因活性層。它還揭示了尚未表征的新蛋白質(zhì)世界的存在。

為了確定circRNA是否被翻譯，研究人員使用果蠅(果蠅)并開(kāi)發(fā)或改編了分子生物學(xué)，計(jì)算生物化學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)的各種技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn)特定的circRNA分子與核糖體結(jié)合，核糖體是制造蛋白質(zhì)的機(jī)器，它們能夠找到由這些分子產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。

他們還發(fā)現(xiàn)翻譯的circRNA與細(xì)胞中的特定位置相關(guān)，特別是突觸，即電脈沖從一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)神經(jīng)或肌細(xì)胞的交界處。實(shí)際上，由這些circRNA產(chǎn)生的蛋白質(zhì)存在于突觸中并且響應(yīng)于特定信號(hào)被翻譯，例如當(dāng)果蠅在12小時(shí)內(nèi)無(wú)法獲得食物時(shí)。這表明神經(jīng)元之間的通信可能涉及未知和未表征的機(jī)制。此外，誘導(dǎo)circRNA 翻譯的饑餓和其他途徑也參與衰老，表明circRNA翻譯與衰老之間存在強(qiáng)烈聯(lián)系，并且這些分子可能在神經(jīng)退行性疾病中起作用。

由于circRNA非常穩(wěn)定，它們可能會(huì)在離細(xì)胞體更遠(yuǎn)的隔室中長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存??，就像神經(jīng)元細(xì)胞的軸突一樣。在那里，RNA分子可以作為在給定時(shí)間產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的儲(chǔ)庫(kù)。

來(lái)自希伯來(lái)大學(xué)亞歷山大西爾伯曼生命科學(xué)研究所生物化學(xué)系的Kadener教授表示，“通過(guò)鑒定circRNA的功能，這項(xiàng)研究有助于促進(jìn)我們對(duì)分子生物學(xué)的理解，并有助于理解衰老或神經(jīng)退行性疾病“。

BIMSB /MaxDelbrück分子醫(yī)學(xué)中心的Nikolaus Rajewsky教授補(bǔ)充說(shuō)：“我們認(rèn)為circRNA的翻譯非常有趣，必須進(jìn)一步研究其流行程度和重要性。”

來(lái)自特拉維夫大學(xué)Sackler醫(yī)學(xué)院人類分子遺傳學(xué)和生物化學(xué)系的Gil Ast教授表示：“Kadener和合作者的這項(xiàng)研究證明了一些circRNA被翻譯出來(lái)。他們表明，circRNA主要在大腦中轉(zhuǎn)化，可能在突觸中轉(zhuǎn)化。這是一個(gè)非常重要，有希望和及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，它提供了這些豐富但未表征的RNA功能的重要暗示。這些發(fā)現(xiàn)也非常重要，因?yàn)樗鼈兛赡躢ircRNA參與腦相關(guān)疾病。“

Kadener教授表示要翻譯的circRNA是circMbl，它是由肌肉基因產(chǎn)生的。重要的是，已知肌肉盲的功能缺陷會(huì)引起嚴(yán)重的退行性疾病，稱為肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良。以進(jìn)行性肌肉萎縮和虛弱為特征，這是最常見(jiàn)的肌營(yíng)養(yǎng)不良癥，始于成年期。綜合考慮，肌肉盲在調(diào)節(jié)circRNA中的作用，結(jié)合這些分子在大腦中的豐度和翻譯，表明circRNA可能參與肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)展。

現(xiàn)在，研究人員希望探討circRNA翻譯對(duì)于正常腦功能的重要性以及circRNA是否與衰老和年齡相關(guān)的疾病有關(guān)。他們還想分析circRNA的翻譯機(jī)制。這可能會(huì)更普遍地告訴我們翻譯作為細(xì)胞中的中心過(guò)程。