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生物学家展示 DNA 和mRNA 模型

由伯明翰大学的科学家领导的一个团队更接近于揭示在信使RNA开始时发现的一组独特修饰的目的，这些修饰长期以来一直是分子生物学的一个基本谜团。

信使 RNA (mRNA) 对蛋白质生产至关重要。它们在链开头的特定结构称为帽，具有两个主要功能。它保护 mRNA 不被分解，但它在信使 RNA 产生蛋白质的方式中也起着关键作用。

除了帽结构外，mRNA 的前几个核苷酸还可以携带称为甲基化的小修饰。这些发生在动物以及它们的一些寄生虫中，如 SARS 病毒和锥虫，但它们的目的仍然是神秘的。

尽管科学家们已经知道这些 mRNA 修饰超过 45 年，但它们对 mRNA 功能的影响还没有得到很好的理解。这是因为科学家们无法证明当 mRNA 中的这种甲基化被“敲除”或从动物模型生物体中去除时会发生什么。

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在一项发表在 《自然通讯》上的新研究中，来自伯明翰大学、牛津大学、诺丁汉大学和华威大学的研究人员通过去除两个关键基因，成功地利用果蝇（果蝇） 创建了敲除模型。 这意味着他们能够展示当果蝇没有甲基化过程中使用的两种酶时会发生什么。

他们发现，尽管经过修饰的果蝇确实还活着，但这两种酶在动物的奖赏学习过程中发挥了重要作用。这些果蝇在学习特定气味与糖奖励之间的关联方面表现出缺陷。

伯明翰大学生物科学学院的主要作者 Matthias Soller 博士说：“这项研究向我们展示了 mRNA 修饰在大脑中具有重要功能。即使这些苍蝇还活着，它们也不太能够学习基本的生存技能。”

该研究建立在该论文的合著者之一、诺丁汉大学的 Rupert Fray 教授先前所做的工作的基础上，他发现帽子修饰在小鼠中是高度动态的。

研究小组发现，这些修饰在将 mRNA 转运到突触（神经元之间的交流部位）中发挥了作用。

牛津大学神经回路与行为中心的 Scott Waddell 教授说：“这种学习表型开启了许多新问题。虽然我们还不知道潜在神经元功能障碍的详细性质，但它让人想起与脆性 X 智力迟钝蛋白 FMRP 相关的遗传疾病，它也涉及 RNA 生物学，并且已知会在突触发育和可塑性方面产生缺陷。”

伯明翰城市大学的 Irmgard Haussmann 博士补充说：“分析帽修饰非常具有挑战性，需要采取进一步的技术障碍来研究特定 mRNA 的修饰。”

诺丁汉大学兽医学院的 Nathan Archer 博士补充说：“这与 SARS 和其他具有自己的帽甲基化酶的病毒高度相关，但目前尚不清楚这在病毒-宿主相互作用中所起的作用。”科学。

该团队的下一步将是更详细地研究修饰后的 mRNA 能够影响与奖励学习和病毒传播相关的蛋白质表达的机制。

参考：

“CMTr cap-adjacent 2`-O-ribose mRNA 甲基转移酶是奖励学习和 mRNA 定位到突触所必需的”，作者：Irmgard U. Haussmann、Yanying Wu、Mohanakarthik P. Nallasivan、Nathan Archer、Zsuzsanna Bodi、Daniel Hebenstreit、Scott Waddell、Rupert Fray 和 Matthias Soller，2022 年 3 月 8 日，Nature Communications。
DOI: 10.1038/s41467-022-28549-5

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