Science：科学家发现古老“RNA世界”遗迹
专题：Science报道
一些细菌能够四处“游动”，变形成新的形态，有时甚至变为剧毒性的，而所有这一切并不需要DNA的参与。美国科学家近日阐释了细菌如何完成这些令人吃惊的行为，为理解地球最初生命的形态提供了帮助。相关论文发表在7月18日的《科学》（Science）杂志上。
现今，蛋白质几乎执行了所有生命的细胞功能。但是许多科学家相信情况并非全都如此，并且已经发现了RNA在细胞活性调节中发挥重要作用的许多例子。那么，RNA是如何调节基因的呢？
在最新的研究中，美国耶鲁大学的Ronald Breaker和同事发现，仅有两个核苷组成的名为cyclic di-GMP的RNA分子能够激活一个更大的RNA结构——核糖开关（riboswitch）。核糖开关能够调控大量的生物活性，它们位于信使RNA的单链上并传输DNA的遗传指令，能够独立决定该激活细胞里的哪些基因，而这曾被认为是蛋白质独有的能力。
Breaker实验室已经用化学方法制造出了核糖开关。而自2002年以来，已经发现了大约20种天然的核糖开关，其中大部分都藏在DNA的非基因编码区。Breaker说：“我们曾预测存在着一座古老的‘RNA之城’，最终我们成功地发现了它。”
此次研究有助解释与生命起源有关的问题。研究人员相信，数十亿年前，包含RNA的单链核苷是生命的最初形式，执行了目前由蛋白质完成的一些复杂的细胞功能，他们将其称作“RNA世界”（RNA World）。Breaker认为，核糖开关在细菌中高度保存，表明了它们的重要性和古老血统。
Breaker表示，理解RNA的工作机制还能导致新的医疗手段。比如，模拟cyclic di-GMP的分子能够用于解除霍乱等细菌感染。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
Science，Vol. 321. no. 5887, pp. 411 – 413，N. Sudarsan，R. R. Breaker
Riboswitches in Eubacteria Sense the Second Messenger Cyclic Di-GMP
Cyclic di-guanosine monophosphate (di-GMP) is a circular RNA dinucleotide that functions as a second messenger in diverse species of bacteria to trigger wide-ranging physiological changes, including cell differentiation, conversion between motile and biofilm lifestyles, and virulence gene expression. However, the mechanisms by which cyclic di-GMP regulates gene expression have remained a mystery. We found that cyclic di-GMP in many bacterial species is sensed by a riboswitch class in messenger RNA that controls the expression of genes involved in numerous fundamental cellular processes. A variety of cyclic di-GMP regulons are revealed, including some riboswitches associated with virulence gene expression, pilus formation, and flagellum biosynthesis. In addition, sequences matching the consensus for cyclic di-GMP riboswitches are present in the genome of a bacteriophage.
1 Howard Hughes Medical Institute, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.
2 Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.
3 Department of Molecular Biophysics and Biochemistry, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.
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