鱿鱼,你可千万不能小看。不仅是因为它们很狡猾,而且还因为它们具有令人难以置信的基因编辑能力-它能够离开细胞核很久还能调节自己的RNA。而大多数生物至少在人类中,基因大部分
鱿鱼,你可千万不能小看。
不仅是因为它们很狡猾,而且还因为它们具有令人难以置信的基因编辑能力-它能够离开细胞核很久还能调节自己的RNA。而大多数生物至少在人类中,基因大部分时间保持不变,直到它们重组并传给下一代。
这与我们的信使RNA(mRNA)相同,有助于分子读取我们的DNA,产生简短的小RNA信息,然后将其发送到细胞核外,告诉细胞的其余部分需要构建哪些蛋白质。
一旦mRNA离开细胞核,它保持携带的遗传信息不会引起太多混乱-但新的研究表明,在鱿鱼神经细胞中,情况并非如此。
伍兹霍尔的海洋生物学实验室(MBL)遗传学家约书亚·罗森塔尔(Joshua Rosenthal)说:“我们证明鱿鱼可以修饰细胞外围的RNA 。”罗森塔尔对《连线》说: “它通过对神经系统的大规模调整而起作用。” “这是贯穿整个鱿鱼一生真正新颖方式。”
研究小组从成年雄性长鳍近海鱿鱼(Doryteuthis pealeii)的标本中提取了神经,分析了蛋白质表达以及鱿鱼的转录组,该基因组与mRNA基因组相似。他们发现在鱿鱼神经(或神经元)中,mRNA在细胞核的一部分(即轴突)的一部分之外被编辑。
这种mRNA编辑功能使鱿鱼可以微调它们在本地地点产生的蛋白质(请参见下图)。有了这个发现,鱿鱼已经成为我们所知道的唯一能够做到这一点的生物。
(Vallecillo-Viejo et al。,Nucleic Acids Research,2020)
不过,这并不是鱿鱼第一次展示出他们的基因编辑能力。早在2015年,MBL的一个类似团队发现,鱿鱼将其核内的mRNA编辑到一个难以置信的很大程度-比人类发生的情况高几个数量级。
Rosenthal解释说: “我们认为所有RNA编辑都发生在细胞核中,然后修饰的mRNA被输出到细胞中。”
但是研究小组表明,尽管两者都在进行编辑,但是编辑发生在轴突的核外而不是核内。
那么,鱿鱼为什么要改变?他们为什么需要如此大量地改变其mRNA?好吧,我们还不知道,但是研究团队有一些想法。
章鱼,墨鱼和鱿鱼都使用 mRNA编辑来使神经系统中产生的蛋白质多样化。这可能是这些生物比其他无脊椎动物聪明得多的原因之一。研究小组在新论文中写道: “遗传信息可以在细胞内进行差异编辑的想法是新颖的,并且扩展了我们关于单一遗传信息蓝图如何引起空间复杂性的想法 。”
这种过程可以微调蛋白质功能,以帮助满足不同细胞区域的特定生理需求。”
尽管目前这只是对鱿鱼的有趣的遗传学研究,但研究人员认为,最终,这种类型的系统可能能够帮助治疗包括轴突功能障碍在内的神经系统疾病。在编辑细胞内DNA方面,CRISPR彻底改变了游戏规则,RNA的持久性明显降低,因此编辑它的危险性降低。
罗森塔尔对《连线》说: “ RNA编辑比DNA编辑要安全得多。”
“如果您编辑有误,RNA就会关闭和消失。”
该研究已发表在《核酸研究》上。