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两篇Nature发现内含子的新作用帮助细胞奥林巴斯显微镜应对压力

标签:两篇,发现,内含,内含子,新作,作用,帮助,助细胞  2019-1-18 9:09:58  预览

  

生物转达道:一向以来,科学家们对很多真核蛋白编码基因中散布的没有显明生物学功能的非编码DNA片段到底起什么作用感到疑心。这些被称为内含子的序列通常在转录和翻译的时候,从它们的原始序列剪接出来并在蛋白质产生之前敏捷被破坏。

1月16日Nature杂志上发表的两项最新研究不测发现了内含子的新作用(至少在酵母中)——很多内含子在剪接后很长一段时间都滞留在细胞奥林巴斯显微镜中,并且在压力条件下调节细胞奥林巴斯显微镜生长过程中扮演了紧张角色。

伦敦大学学院的遗传学家Jürg Bähler(未参与该项研究)评论说:“这让人特别很是惊奇和愉快,像内含子这种通常被认为是废物的东西在饥饿等某些心理条件下,竟然可以起到如此伟大的调节作用。”

自1977年内含子被发现以来,针对它们为什么存在,科学家们已经提出了几种理论,例如,内含子可能可以通过耽误将DNA转化为蛋白质所需的时间,发挥调节基因表达的作用。内含子还帮助选择性剪接成都人事考试中心,这是一种许可核糖体从单个基因组装多种不同蛋白质的过程。但是,人们照旧认为内含子没有多大用处,加拿大谢布克大学的遗传学家Sherif Abou Elela说。

在最新两项研究中,Elela与Whitehead研究所的David Bartel两个研究组分别通过不同的方法自力发现了内含子在酵母中的功能。

生物学家Bartel向导的研究组是无意获得了这一发现:在一项无关的研究中,Bartel实验室的一位博士生Jeffrey Morgan通过酵母细胞奥林巴斯显微镜RNA测序发现了很多内含子片段,而这些细胞奥林巴斯显微镜正处于悬浮培养,细胞奥林巴斯显微镜生长削减的阶段,研究人员认为这注解内含子在细胞奥林巴斯显微镜中积累,而不是降解。

经过进一步调查,研究小组发现了有34个内含子(大约占有11%的酵母内含子)看起来特别很是稳固并且在剪接体复合物四周徜徉,“看起来它们仍然与这些剪接体组件相关联,这能防止它们降解,”Bartel诠释说,当时他们还不确定这是为什么。

为了评估这些非常稳固的内含子的潜在生物学作用,研究小组行使CRISPR从酵母基因组中删除了几个内含子,比较突变细胞奥林巴斯显微镜与正常细胞奥林巴斯显微镜的生长。在营养资源雄厚的时候,与野生型细胞奥林巴斯显微镜相比,突变细胞奥林巴斯显微镜更加蓬勃生长;而当资源稀缺时,野生型细胞奥林巴斯显微镜还能繁盛生长,但突变细胞奥林巴斯显微镜不能,由此研究人员认为这些稳固的内含子可以帮助细胞奥林巴斯显微镜减缓滋生条件下的生长,同时帮助细胞奥林巴斯显微镜在饥饿期间持续更长时间。

由Elela向导的另一个研究小组则系统地构建了一个由295个酵母菌株组成的文库,其中每个菌株都有一个不同的内含子缺失(这源自该团队于2002年启动的一个项目)。

缺失内含子在营养不良的环境中会阻碍细胞奥林巴斯显微镜生长,这与Bartel的效果类似,但在资源足够时对细胞奥林巴斯显微镜几乎没有影响。Elela的研究小组发现,酵母基因组中的很多内含子(大约90%)在被剔除时会发生这种效应。

因为尚不清楚内含子如何在饥饿条件下促进细胞奥林巴斯显微镜存活发,两个小组都提出了一种机制,认为这些内含子可以使剪接体紊乱,防止它剪接新转录的内含子。在营养稀缺的环境中,这将有利于细胞奥林巴斯显微镜的存活,由于它可以防止在没有充足资源的环境中尝试生长,虚耗能量。

Elela小组的其他实验注解,在饥饿细胞奥林巴斯显微镜中,内含子克制蛋白质生成所必需的核糖体蛋白基因的表达。他认为这注解内含子许可更少的这些基因被剪接和翻译,最终减缓细胞奥林巴斯显微镜代谢,削减能量消费,帮助细胞奥林巴斯显微镜存活更长时间。

另一方面,在滋生条件下烤蓝钢带,减缓细胞奥林巴斯显微镜代谢将是有害的,基于其他实验,研究人员提出了一个模型,其中TORC1途径(一种控制酵母生长以相应营养物质的关键旌旗灯号级联)启动营养贫乏环境中内含子的积累。最终,这将有助于细胞奥林巴斯显微镜在压力下更好地应对,确保细胞奥林巴斯显微镜不会消费珍贵的资源, “富日子里的垃圾是穷日子里的宝贝搜索引擎排名,”Elela说。

对于Bähler来说,这个想法很故意义。他指出TORC1途径可以调节核糖体蛋白的产生,但具有不同的机制,因此内含子积累“好像可以说是处于剪接水平的额外控制体例”。

(生物通:万纹)

原文题目:

J.T. Morgan et al., “Excised linear introns regulate growth in yeast,” Nature, doi:10.1038/s.biz6-018-0828-1, 2019.

J. Parenteau et al., “Introns are mediators of cell response to starvation,” Nature, doi:10.1038/ s.biz6-018-0859-7, 2019.