真的改寫教科書了！《細(xì)胞》證實(shí)新型RNA分子的存在，或影響免疫系統(tǒng)
2024-08-26 點(diǎn)擊量：1090
3年前，生命科學(xué)領(lǐng)域的頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表的一篇論文引爆大量關(guān)注，成為2021年度《細(xì)胞》關(guān)注度最高的論文之一。在這篇文章中，斯坦福大學(xué)知名化學(xué)生物學(xué)家Carolyn Bertozzi教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)，在多種細(xì)胞的表面，廣泛分布著一類過去無(wú)人知曉的新型生物分子——糖RNA（glycoRNA）。
糖RNA指的是糖基化的RNA分子，以一小段核糖核酸（RNA）為支架，上面連著聚糖（glycan）。這一發(fā)現(xiàn)堪稱顛覆教科書。一方面是因?yàn)椋陂L(zhǎng)期以來(lái)的認(rèn)知中，糖基化修飾基本只會(huì)發(fā)生在各種脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子上，形成糖脂和糖蛋白，很少有人會(huì)想到RNA分子也會(huì)被糖基化。另一方面，像RNA這樣的核酸分子，過去被認(rèn)為只在細(xì)胞內(nèi)部發(fā)揮作用，新的發(fā)現(xiàn)表明細(xì)胞表面生物學(xué)要比以前想象的更為復(fù)雜。
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不過，和很多顛覆認(rèn)知的新事物一樣，糖RNA分子的發(fā)現(xiàn)也遭到了質(zhì)疑。比如有人懷疑這些結(jié)果是否是污染或其他人工制品造成的。時(shí)隔三年，《細(xì)胞》論文的第一作者和共同通訊作者Ryan Flynn博士在哈佛大學(xué)建立了自己的課題組，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)再次在《細(xì)胞》發(fā)表論文，帶來(lái)了糖RNA領(lǐng)域的新進(jìn)展。在此次研究中，作者為糖RNA分子的存在提供了確鑿的直接證據(jù)，還為進(jìn)一步揭示這類分子在細(xì)胞相互作用與免疫系統(tǒng)中的功能帶來(lái)了新工具。
論文介紹，新研究首先開發(fā)了一種化學(xué)工具，利用高碘酸鹽氧化和醛連接（rPAL）標(biāo)記和檢測(cè)天然唾液酸糖RNA，并將其與非常靈敏的質(zhì)譜采集模式技術(shù)SWATH-MS相結(jié)合，分析細(xì)胞中RNA堿基上發(fā)生的糖基化修飾，從而提供了直接證據(jù)表明RNA和聚糖之間的化學(xué)聯(lián)系。根據(jù)研究者的鑒定，tRNA上的堿基尿嘧啶（U）經(jīng)修飾后的acp3U是最終連接N-聚糖的位點(diǎn)。而產(chǎn)生tRNA-acp3U的過程離不開一種名為DTWD2的酶的活性。這些發(fā)現(xiàn)為未知的糖RNA產(chǎn)生途徑提供了新的拼圖。
▲研究示意圖（圖片來(lái)源：參考資料[1]）除了對(duì)新分子的鑒定外，研究團(tuán)隊(duì)指出，新工具更重要的意義在于為研究糖RNA分子在細(xì)胞表面發(fā)揮什么樣的生物學(xué)功能開辟了可能。根據(jù)研究人員的推斷，糖RNA可能是免疫系統(tǒng)識(shí)別和響應(yīng)細(xì)胞的關(guān)鍵組成部分，或許對(duì)檢測(cè)病原體到自身免疫反應(yīng)都有影響。研究作者相信，隨著科學(xué)界開始探索這一全新領(lǐng)域，這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為治療自身免疫疾病等影響人類健康的問題帶來(lái)新策略。值得一提的是，基于Flynn博士與其同事的工作，目前相關(guān)領(lǐng)域的教科書，如《糖生物學(xué)要點(diǎn)》的最新版已經(jīng)將糖RNA列入有待回答的“重大基本問題”。
[1] Yixuan Xie et al., (2024) The modified RNA base acp3U is an attachment site for N-glycans in glycoRNA. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.044[2] Ryan Flynn et al., (2021) Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.023[3] Unveiling GlycoRNA: New Study Proves They Do Exist. Retrieved Aug. 22, 2024 from https://hscrb.harvard.edu/news/unveiling-glycorna-flynn/
