科学首次揭示“RNA编辑”生物学功能

栖息在南极冰冷海水中的章鱼并没有给自己的触手带上手套，但它却找到了另一种方式来抵御寒冷。

一项新的研究表明，这种海洋生物利用一种被称为核糖核酸（RNA）编辑的手段来定制在低温下工作的关键神经系统蛋白质。这篇论文同时也第一次揭示了RNA编辑不仅仅是改变一个特定的基因能够导致适应。

当神经细胞工作时，其质膜中的蛋白质通道会利用开合让不同的离子进出。低温能够妨碍某些与神经系统传递信号有关的蛋白质，这是因为严寒能够延迟钾通道的关闭，从而阻碍了神经系统传递信号的能力。因此研究人员推测，生活在寒冷气候中的生物能够改进它们的钾通道，以便在严寒中更好地生存。

如今，圣胡安市波多黎各大学医学科学院的分子神经生理学家JoshuaRosenthal和他的研究生SandraGarrett认为他们已经找到了问题的答案。Rosenthal说：“我想我们正在从基因的水平研究这种变化。”

在这项研究中，两位科学家将生活在南极冰冷海水中的一种章鱼，与另一种栖息在波多黎各珊瑚礁水温达25至35摄氏度中的章鱼进行了比较。令他们感到惊讶的是，两人发现，两种章鱼体内的钾通道基因几乎具有完全相同的脱氧核糖核酸（DNA）序列。接下来，研究人员将这些基因植入蛙卵细胞，目的是合成每种蛋白质，并将它们加载于质膜上。这一做法使得研究人员能够测量每一物种钾通道的电活动。结果显示，这两个物种的钾通道功能基本上是一致的。

那么极地生物究竟是如何保持其神经正常发报呢？它们采用了另一种方式RNA编辑来改变一种蛋白质。在RNA编辑的过程中，细胞修改了RNA的核苷酸序列，它可以改变由此产生的蛋白质的氨基酸序列，进而改变蛋白质的功能。研究人员发现，南极章鱼在9个位点改变了自己的RNA，从而改变了钾通道的氨基酸序列。

研究人员日前在美国《科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。他们指出，其中的一些位点，例如I321V，对于适应寒冷尤为重要这一变化使钾通道的关闭速度翻了两番。（赵熙熙）

研究人员发现章鱼(octopus)在冰冷的水中存活的原因不是由于基因DNA上的差异，而是由于RNA编辑(RNAediting)上的差异造成的。来自位于圣胡安的波多黎各大学医学科学校区的分子神经生理学家JoshuaRosenthal和他的研究生SandraGarrett领导了该项新研究，研究结果于1月5日在线发表在《科学》期刊上。

当在低温条件下，产生神经信号的某些蛋白的功能受到削弱。当神经细胞受到刺激时，蛋白通道打开或者关闭以便允许钾离子进来或出去。低温能够延迟这些通道的关闭，从而阻止神经元激活。

Rosenthal和Garrett认为章鱼要在北冰洋和南极海冰冷的水域中存活，它们应当在DNA序列上产生变化。为了验证这一理论，研究人员比较了来自南极海冰冷水域的章鱼物种和来自波多黎各珊瑚礁温暖水域的章鱼物种。当他们研究它们的钾离子通道基因时，他们发现该基因的DNA序列几乎完全一致。

他们然后获得这些基因，并将它们插入到青蛙卵细胞中以便测量每个通道的电活性。他们再次发现这两种章鱼物种以相同的方式发挥作用。但是如果来自冰冷水域的章鱼与来自温暖水域的章鱼以同样的速度发生神经刺激，该通道关闭速度要慢60倍，如此这种章鱼如何存活呢？

他们意识到RNA编辑必须发挥作用。在RNA编辑中，细胞合成特定DNA序列的RNA版本，同时伴随着改变的核酸序列，这样将会改变氨基酸从而改变蛋白功能。当研究人员在研究RNA编辑时，他们发现南极水域的章鱼物种在9个不同的位点编辑它的RNA，从而改变钾离子通道的氨基酸序列。在这当中，有一个已知为I321V的位点对于章鱼在冰冷环境下存活是非常重要的，因为它改变钾离子通道的关闭速度50%以上。章鱼栖息地越冷，他们更可能在这个位点发现这种编辑。

这篇研究显示RNA编辑在有机体环境适应上能够起着很大作用。


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