Science：从结构上揭示布氏锥虫RNA编辑机制

作为美国波士顿大学的分子生物学家和夫妻，Ruslan Afasizhev和Inna Afasizheva已经合作了几十年。他们共同发表了数十篇关于单细胞致病寄生虫---布氏锥虫（Trypanosoma brucei）---线粒体DNA和RNA机制的论文。如今，在一项新的研究中，他们详细介绍了一种叫做RNA编辑的神秘过程，并可能有助于治疗一种致命疾病。相关研究结果发表在2023年7月7日的Science期刊上，论文标题为“Structural basis of gRNA stabilization and mRNA recognition in trypanosomal RNA editing”。

在这篇论文中，Afasizhev和Afasizheva与美国加州大学洛杉矶分校、加州大学欧文分校和中国上海科技大学的合作者一起，首次确定了容纳向导RNA（guide RNA, gRNA）链并允许gRNA链与mRNA接触的分子机器的结构。

确定这些细胞机制可能为科学家们提供治疗非洲昏睡病（一种由布氏锥虫引起的疾病）的重要信息。非洲昏睡病由携带这种寄生虫的采采蝇传播，通常是致命的，许多现有的治疗方法都存在安全隐患，因此分子研究对药物开发尤为重要。

Afasizheva说，“如今我们可以开始更广泛的研究了。因为如今我们确切地知道了蛋白如何与 RNA 相互作用。”

Afasizhev说，“如果我们能找到抑制这种RNA编辑过程的方法，就能在不伤害人体细胞的情况下杀死这种寄生虫。”

RNA 研究取得了巨大的发展和进步，研究细胞内部的技术也是如此。如今，这对夫妇的团队使用低温电镜和分子方法来详细了解 RNA 编辑。

利用这种技术，这项新的研究发现一种名为“编辑体（editosome）”的蛋白复合物负责协调由 gRNA 引导的变化，这些变化以一连串尿嘧啶插入和缺失的形式发生。在布氏锥虫体内，RNA 编辑有一个重要作用：修复断裂的基因。DNA中的突变在这种寄生虫中非常常见，因此即使遗传密码无法读取，经过编辑的 mRNA 也能成为细胞的一个功能部分。

图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.adg4725。

在几乎所有拥有细胞核和线粒体的有机体中，RNA 编辑能够调节许多细胞过程。但是，Afasizhev说，不同有机体的RNA编辑机制没有任何共同之处，这意味着这些机制是为不同物种的不同目的而进化的。正因为如此，布氏锥虫的RNA编辑机制才成为阻止这种寄生虫致病的一种有吸引力的治疗靶标，因为它不会干扰人体细胞。既然他们知道了布氏锥虫中 RNA 编辑所特有的蛋白结构，下一阶段的研究工作就是确定在细胞中引发这些反应的酶。

Afasizheva说，“下一个问题是这些反应是如何发生的，这些酶是如何到达底物的，以及它们是如何创造出改变RNA序列的奇迹的。”

她和Afasizhev希望吸引更多的学生来他们的实验室，他们可以接受自己领域的技术进步，并像他们一样继续解决这个复杂的难题。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Shiheng Liu et al. Structural basis of gRNA stabilization and mRNA recognition in trypanosomal RNA editing. Science, 2023, doi:10.1126/science.adg4725.