Cell：古细菌通过修改核糖体RNA在极端高温环境中生存

超嗜热古菌（hyperthermophilic archaea）是真正的生存专家。它们在沸腾的温泉和深海热液喷口中繁衍——这些环境对几乎所有其他形式的生命都是致命的。

德国古菌中心和雷根斯堡大学生物化学中心的研究人员作为国际研究团队的一部分，现已发现了它们非凡适应能力的另一个关键：这些微生物能够专门适应其蛋白质工厂——核糖体，以应对极端温度。

发表于《Cell》期刊的研究表明，它们通过修饰其核糖体RNA（核糖体的核心组成部分）来做到这一点，从而在极端条件下保持蛋白质生产的稳定。

RNA修饰检测技术的进展

这项研究建立在由Schraga Schwartz领导的以色列研究团队的工作基础上，他们开发了一种称为Pan-Mod-seq的新技术。该技术首次使得系统且同步检测多种细胞类型中的RNA变化成为可能——从简单的细菌到古菌、酵母细胞和人类细胞。

Felix Grünberger博士解释道："在早期的工作中，我们已经能够追踪单个已知的RNA修饰何时以及何地被整合到核糖体RNA中。借助Pan-Mod-seq，研究人员现在可以并行、高通量地识别大量RNA修饰，这种能力直到最近还是难以想象的。"

得益于雷根斯堡在RNA生物学方面的专业知识、其独特的菌株库以及在培养嗜极古菌方面的专门技术，这项新技术被证明特别有效。因此，在本研究中，能够使用到最适生长温度高达113°C的超嗜热古菌世界纪录保持者。

古菌如何适应极端高温

研究结果：在细菌、标准古菌以及像人类细胞这样的高等生物中，这些修饰基本保持不变。然而，极端嗜热的古菌则进行分子级的精细工作：一方面，修饰的密度异常高；另一方面，大约一半的修饰会动态适应——它们会根据温度变化被主动添加或移除。

冷冻电子显微镜的图像令人信服地展示了这些化学变化如何稳定核糖体，在蛋白质-RNA网络中形成额外的稳定接触。

Robert Reichelt博士报告说："我们能够证明，没有这些分子适应，超嗜热古菌将无法在其极端环境中继续生长。"

微生物学主席、德国古菌中心主任Dina Grohmann教授评论道："这一突破性的发现只有通过来自以色列、美国、日本、法国和德国的国际化、跨学科团队的紧密合作才得以实现，该团队汇集了所有的拼图。我对我们的超嗜热古菌所处的独特位置尤其着迷，这一发现为新的研究方向铺平了道路。"

对医学和生物技术的意义

这些结果不仅对微生物学令人兴奋。RNA修饰在现代医学中也扮演着核心角色，例如，在mRNA疫苗中。在这里，化学修饰被特意添加到RNA上，以提高疫苗的稳定性并避免不必要的免疫反应。

更好地理解极端微生物如何"量身定制"它们的RNA，可以为生物医学应用中靶向设计稳定的RNA分子提供宝贵的见解。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Miguel A. Garcia-Campos et al, Pan-modification profiling facilitates a cross-evolutionary dissection of the thermoregulated ribosomal epitranscriptome, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.09.014.