Nature子刊：研究解开了科学家们在基因沉默关键步骤上存在的长期争论

2021年1月9日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一篇刊登在国际杂志Nature Structural & Molecular Biology的研究报告中，来自麻省总医院等机构的科学家们通过研究表示，关于一种重要的基因沉默蛋白如何识别其靶点的长期争论或许有望得到解决，本文中，研究人员解释了名为多梳抑制复合体2（PRC2，Polycomb repressive complex）的蛋白行为的奥秘。

PRC2能帮助调节基因是否被开启或关闭表达，从胚胎形成到老年，其在基因沉默过程中扮演的角色对于整个生命周期都是至关重要的，比如，PRC2能够决定是否抑制恶性肿瘤生长的基因被开启或关闭，这就使其成为多家制药公司开发抗癌药物的新型靶点或研发重点。但关于PRC2的一个谜团科学家们多年来无法进行解释，即这种蛋白是如何靶向作用特定基因的？2008年研究人员取得了重大发现，他们提出，RNA或能招募PRC2，RNA是一种与细胞中DNA类似的分子，其通常能作为一种新式，通过执行DNA的指令将其密码读取出来，最终制造蛋白质，但实际上或许并非如此，研究者Lee及其同事通过研究发现，RNA能作为一种自由因子与PRC2结合，随后RNA就能靶向作用PRC2使其定位在特定基因上从而沉默其表达。

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当研究者报告了其研究发现后，随后科学家们进行研究发表了多篇研究报告支持RNA招募PRC2作为基因沉默步骤的理论。然而来自几家著名实验室的科学家们对这些研究发现提出了挑战和争论，从而导致了一场持续的关于PRC2与RNA之间关系的争论。这些“批评者”以两个理由来质疑研究者Lee的发现，即1）PRC2并没有特异性，其能与任何RNA相结合，这或许就表明，RNA或许并不能成为靶向PRC2基因沉默的因素；2）PRC2和RNA之间的相互作用通常发生在活跃基因上，这就表明，这种关联对于沉默特定基因的表达或许并不重要。

这项最新研究解决了这两种观点，研究者Lee表示，在第一种情况下，将PRC2看作是一封需要邮递员投递但没有地址的信件，邮递员是如何知道将其送到哪里的呢？需要靶向沉默的基因的位点又在哪里？位点/位置或许就写在了RNA上，RNA是DNA的精确副本，机体的基因都是在RNA上编码的。随后研究人员发现了特殊的基序或RNA特殊序列，其能被PRC2有效识别，RNA地址随后就能引导PRC2至一个特定的基因位点；这种可能性在过去已经被提出了，但如今研究人员在阐明基序如何在PRC2和其能靶向作用的RNA之间实现可能的特异性相互作用上提出了新的解释。

研究者Lee利用了另一个类比来解释为何PRC2和RNA会经常在并未发生沉默的基因上相互作用。过去灯泡只能开或关，但调光的发明使得灯泡可以发出柔和或明亮的光；同样地，基因并不总是会被完全开启表达或关闭，PRC2的作用就好像一个调光开关一样，研究者指出，基因是开启的，但只能产生微弱的光，如果去除多梳-RNA之间的相互作用，这些基因或许就会被开启并闪闪发光。

最后研究者Lee说道，通过调解过去关于PRC2与RNA相互作用之间的争论，本文研究中提出的新的统一的模型或许就能推进基础科学研究，并为未来科学家们开发新型人类疾病疗法提供了非常宝贵的见解。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Rosenberg, M., Blum, R., Kesner, B. et al. Motif-driven interactions between RNA and PRC2 are rheostats that regulate transcription elongation. Nat Struct Mol Biol (2021). doi：10.1038/s41594-020-00535-9