Nature：科学家开发出一种新型核酶 或有望帮助研究RNA甲基化、结构和功能之间的相互作用

2020年11月3日 讯 /生物谷BIOON/ --酶类能够催化自身无法发生的生化反应，在自然界中，大部分的蛋白质都能发挥酶类的作用，然而其它分子或许也能够发挥酶类反应，比如核糖核酸分子（RNAs分子），这些分子被称之为核酶；近日，一篇发表在国际杂志Nature上的研究报告中，来自维尔茨堡大学等机构的科学家们通过研究开发出了一种新型的核酶，其能在目标RNA的特定位置上粘附一种非常特殊的小型化学变化，准确来说，核酶能将一个甲基基团转移到靶向RNA的一个确切的氮原子上，这或许就能使得这种新型核酶成为世界上第一个已知的甲基转移核酶，研究人员将其命名为MTR1。

图片来源：Claudia Hoebartner/University of Wuerzburg

这项研究中，研究人员描述了这种新型核酶的细节信息，在靶向RNA中，其能够产生甲基化的核苷-1-甲基腺苷（m1A），甲基基团能从游离的甲基化鸟嘌呤核酸碱基（O6-甲基鸟嘌呤，m6G)）中转移到核酶的结合袋中。这种新型核酶的发现阐释了其进化过程中非常有趣的一面。根据“RNA世界假说”所描述，RNA是最早储存信息以及具有酶类活性的分子之一，研究人员所开发的核酶或许会在进化过程中产生甲基化的RNAs，这反过来或许就会引发RNA分子较大结构和功能多样化的出现。

在自然界中，甲基基团专门是通过特殊的蛋白酶类安装到RNA分子上的，这些蛋白质能使用含有RNA样组分的辅因子，研究者Claudia H？bartner说道，我们有理由认为，这些辅因子可能是早期酶类活性RNAs分子进化的遗留物，而本文研究发现或许也模拟了一种可能早已经在自然界中消失的核酶。在实验室中，研究人员能通过一种称之为体外进化的方法来找到新的或自然灭绝的核酶，其能从许多合成性RNA的不同序列开始，这就类似于大海捞针一样。

研究者表示，这种名为MTR1的新型核酶不仅能将单一的甲基基团安装到合成性的RNA结构上，还能够安装到细胞中天然的RNA链上；而这一消息或许会引起很多细胞生物学家的关注，原因是RNA的甲基化被认为是生化反应的开启或关闭开关，其在RNA结构的功能发挥上扮演着关键角色，同时还能控制细胞中的许多生命过程。

这种新开发的核酶MTR1被认为未来有望在多个研究领域作为一种有用的工具，比如，其能帮助更好地理解RNA的甲基化、结构和功能之间的相互作用等，而且很多研究项目也将会以本文研究结果作为基础，下一步研究人员打算揭开这些新核酶的结构以及RNA催化的甲基化过程的详细化学机制，随着新方法的建立，研究人呢元也将会开发出拥有多样化反应的核酶。最后研究者表示，这些核酶或许还能有效控制沃森-克里克碱基配对，并安装荧光标记用来进行RNA成像。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Scheitl, C.P.M., Ghaem Maghami, M., Lenz, A. et al. Site-specific RNA methylation by a methyltransferase ribozyme. Nature (2020). doi：10.1038/s41586-020-2854-z