说到鱿鱼,你就是无法抑制它们。
不仅因为它们很狡猾,还因为它们具有令人难以置信的基因编辑能力——这让它们可以在离开细胞核后很长时间内调整自己的RNA。
这就是这意味着什么。至少在人类中,基因大多保持不变,直到它们重新组合并传递给下一代。
这对于我们的信使 RNA (mRNA) 来说也是一样的。有用的分子读取我们的 DNA,产生短小的 RNA 信息,并将它们发送到细胞核外,告诉细胞的其他部分需要构建哪些蛋白质。
一旦 mRNA 离开细胞核,人们认为它携带的遗传信息就不会受到太大影响,但新的研究表明,在乌贼神经中,情况并非如此。
伍兹霍尔海洋生物实验室 (MBL) 表示:“我们证明鱿鱼可以修改细胞外围的 RNA。”遗传学家约书亚·罗森塔尔。
“它的工作原理是对其神经系统进行大规模调整,”罗森塔尔告诉有线。 “这真是一种新颖的生活方式。”
研究小组从成年雄性长鳍近海鱿鱼标本中提取了神经(皮氏金龟子),并分析了蛋白质表达,以及鱿鱼的转录组,类似于基因组,但针对的是 mRNA。
他们发现,在乌贼的神经(或神经元)中,mRNA 在细胞核外、称为轴突的细胞部分中被编辑。
这种 mRNA 编辑使鱿鱼能够微调它们在局部位点产生的蛋白质(见下图)。有了这一发现,鱿鱼就成为我们所知道的唯一能够做到这一点的生物。
(Vallecillo-Viejo 等人,核酸研究,2020)
不过,这并不是鱿鱼第一次展示其基因编辑能力。早在 2015 年,MBL 的一个类似团队就发现乌贼在细胞核内编辑 mRNA 的程度令人难以置信,比人类编辑的数量级高出几个数量级。
“我们认为所有的 RNA 编辑都发生在细胞核中,然后修饰后的信使 RNA 被输出到细胞中,”罗森塔尔解释道。
但研究小组表明,虽然编辑在两者中都发生,但它更多地发生在轴突的细胞核外,而不是细胞核内。
那么,鱿鱼为什么会烦恼呢?为什么他们的 mRNA 需要如此大的改变?好吧,我们还不知道,但研究团队有一些想法。
章鱼、墨鱼、鱿鱼都用mRNA 编辑使神经系统中产生的蛋白质多样化。这可能是这些生物的原因之一聪明多了比其他无脊椎动物。
“遗传信息可以在细胞内进行差异化编辑的想法是新颖的,它扩展了我们关于遗传信息的单一蓝图如何产生空间复杂性的想法,”该团队在他们的新论文中写道。
“这样的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进行的一项有趣的遗传学研究,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。
在编辑我们细胞内的 DNA 方面,它彻底改变了游戏规则,而 RNA 的持久性要低得多,因此编辑它的危险性可能会更小。
“RNA 编辑比 DNA 编辑安全得多。”罗森塔尔告诉有线。
“如果你犯了一个错误,RNA就会翻转并消失。”
该研究发表于核酸研究。