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发布时间:2013-08-30
它的使命近年来逐渐清晰,但相当令人意外
肯定有很多人知道“DNA”是遗传基因,那么你知道“RNA”的作用又是什么吗?直到不久前,人们还常认为RNA不过是DNA的拷贝而已。但是,RNA不仅是副本,它还起到了制造多种蛋白质和调控DNA工的重要作用。如果能准确理解和认识RNA的功能,那么将来在治疗癌症等疾病方面,就有可能发挥出它应有的作用。下面,就来介绍一些你可能不知的RNA的作用吧。
RNA能完成与蛋白质、DNA相同的任务
1970年之后人们渐渐发现,一直以来被认为主要就是承担信使任务的RNA,其实有着多种功用。
比如,前面介绍的蛋白质制造车间“核糖体”,能将氨基酸连接并合成蛋白质。实际上,核糖体本身就是蛋白质与RNA的复合体。
再比如,传统观点认为,是蛋白质在核糖体内将氨基酸连结在一起,只有蛋白质(酶)才能使分子之间发生结合或分离的反应(酶反应)。但在2000年,科学家们终于弄清楚了核糖体的复杂构成,发现不是蛋白质而是RNA承担着使氨基酸结合的任务。这就是说,RNA和蛋白质一样,还能起到酶的作用。
除此以外,RNA还在多种蛋白质的合成制造方面发挥着重要作用。
过去人们认为,遗传基因的数量应该与蛋白质的数量大致相当。而在2001年了解了人类遗传基因的大致数量之后,科学家才知道,蛋白质有10万余种,而遗传基因仅有约2.3万个。这就意味着,1个遗传基因可能被用于合成多种蛋白质。这个过程被称为信使RNA的“选择性拼接”,而负责拼接的剪接体,也是RNA与蛋白质的复合体。
另外,某些种类的病毒,它们的遗传信息不是由DNA而是由RNA储存的。与常见情况相反,它们在宿主细胞内,能以RNA为模板反向合成DNA。也就是说,RNA内保存着遗传信息并能够传递给下一代,这就与DNA的主要作用相同了。
控制遗传基因
RNA调节DNA机能
前面介绍了RNA具有多种功能。到了1998年,科学家们进一步发现了RNA的一项重要作用。实验表明,RNA有可能控制遗传基因的机能。
通常RNA只有一条链,不过当它刚好和可以与其配成一对的碱基序列结合时,就能形成像DNA一样的双链了。将这样形成的双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)植入线虫体内,可以发现,刚好可与其配对的信使RNA能够合成的蛋白质数量减少了。由此可证,RNA可以控制用来合成蛋白质的遗传基因的机能。
之后,在哺乳动物乃至昆虫甚至植物身上均发现存在这种现象,可知其为多数生物体共有的特性。这项被称为“RNA干扰”(RNA interference,RNAi)的发现,荣获了2006年诺贝尔生理学或医学奖。
RNA是怎样抑制遗传基因的机能的呢?这页的插图描绘了其发生机制。双链RNA和特殊蛋白质结合形成的复合体,跟信使RNA结合后,不能合成蛋白质。
这种机制可以被植物和昆虫所利用,成为它们免疫功能的一部分。通过攻击由病毒而来的RNA,可以使病毒增殖所必需的蛋白质无法合成,病毒无法大量复制增殖,也就无法在植物和昆虫体内兴风作浪了。
但是,人类无法将这种机制引入自身的免疫功能。尽管如此,这种机制仍然能够在其他方面发挥某些作用。这时,它的靶标不是病毒,而是我们自己细胞内的信使RNA。双链RNA由自己的DNA制成,以自身的信使RNA为靶标,可以控制蛋白质合成的量。

(更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2013年第9期)

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