長(cháng)期以來(lái)被認為無(wú)功能的“垃圾”RNA片段，實(shí)際上在抑制特定信使RNA（mRNA）的生成中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并可能協(xié)助細胞應對氧化應激。這項突破性研究由俄亥俄州立大學(xué)團隊完成，成果發(fā)表于2025年2月11日的《分子細胞》期刊。
研究聚焦于轉移RNA（tRNA）內含子——這類(lèi)短序列在tRNA執行蛋白質(zhì)組裝功能前會(huì )被剪切丟棄。然而，新證據表明，這些被釋放的游離內含子（研究團隊稱(chēng)為“fitRNAs”）能與mRNA的關(guān)鍵區域結合，導致后者降解，從而阻斷蛋白質(zhì)合成。在氧化應激條件下，某些fitRNAs表現出異常穩定性，暗示其可能參與細胞應激適應機制。
“細胞若視其為無(wú)用，為何會(huì )演化出六種以上不同的清除機制？這不合邏輯，”資深作者、分子遺傳學(xué)教授**安妮塔·霍珀（Anita Hopper）**表示，“過(guò)去五年，我們通過(guò)精巧的實(shí)驗設計，逐步揭示了這些‘垃圾’序列的功能。”
機制解析：從“垃圾”到“調控者”
tRNA通過(guò)與mRNA的互補配對確保氨基酸鏈正確組裝。研究以酵母為模型，發(fā)現部分剪切后的內含子序列與mRNA互補，提示其可能影響遺傳信息翻譯。團隊針對兩類(lèi)tRNA內含子家族展開(kāi)實(shí)驗，證實(shí)刪除或過(guò)量表達fitRNAs可分別導致目標mRNA水平上升或下降。
值得注意的是，fitRNAs的作用機制與微RNA（microRNA）類(lèi)似，但存在顯著(zhù)差異。微RNA需依賴(lài)Argonaute家族蛋白降解mRNA，而酵母中缺乏此類(lèi)蛋白，暗示fitRNAs通過(guò)全新途徑發(fā)揮作用。此外，fitRNAs結合位點(diǎn)位于mRNA的蛋白質(zhì)編碼區，而非傳統非編碼“種子”區域。
進(jìn)化謎題與功能啟示
“若內含子低效無(wú)用，為何從人類(lèi)到酵母的各類(lèi)生物中均保留它們？”共同作者、博士生保羅·辛諾波利（Paolo Sinopoli）提出。團隊發(fā)現，某類(lèi)fitRNA可靶向33種mRNA，其對應蛋白多與細胞分裂及增殖相關(guān)。
在氧化應激條件下，特定fitRNAs的豐度與穩定性顯著(zhù)提升?；翮晖茰y：“健康狀態(tài)下，這些內含子可能僅發(fā)揮微弱調控作用；但在應激時(shí)，其穩定性可能成為細胞存續的關(guān)鍵。”后續研究將探索fitRNAs在熱應激、營(yíng)養匱乏等條件下的表現。
雜志：Molecular Cell
DOI：10.1016/j.molcel.2025.01.019
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