由伯明翰大學的科學家領導的一個團隊在距離揭開在信使RNA（mRNA）開頭髮現的一組獨特的修飾的目的的研究上又近了一步，這些修飾長期以來一直是分子生物學中的一個基本之謎。信使RNA（mRNAs）對蛋白質的生產至關重要。它們位於鏈首的特定結構，稱為帽（cap），有兩個主要功能。首先是可以保護mRNA不被分解，並且它在信使RNA產生蛋白質的方式中起着關鍵作用。
除了帽狀結構外，mRNA的前幾個核苷酸可以攜帶稱為甲基化的小修飾。這些現象出現在動物以及它們的一些寄生蟲中，如SARS病毒和錐蟲，但它們的目的一直是神秘的。
儘管科學家知道這些mRNA修飾已經超過45年了，但它們對mRNA功能的影響還沒有被很好地理解。這是因為科學家們一直無法證明當mRNA中的這種甲基化被”敲除”，或從動物模型生物中移除時會發生什麼。
在發表於《自然通訊》的一項新研究中，來自伯明翰大學、牛津大學、諾丁漢大學和華威大學的研究人員通過移除兩個關鍵基因，成功地利用果蠅（Drosophila）創建了一個基因剔除模型。這意味着他們能夠展示當果蠅沒有甲基化過程中使用的兩種酶時會發生什麼。
他們發現，儘管經過改造的蒼蠅仍然活着，但這兩種酶在動物的獎勵學習過程中發揮了重要作用，以至於敲除基因甲基化過程后的蒼蠅在學習特定氣味與糖類獎勵的關聯的能力方面表現出了缺陷。
主要作者伯明翰大學生物科學學院的馬蒂亞斯-索勒博士說：”這項研究向我們表明，mRNA修飾在大腦中具有重要功能。即使這些蒼蠅是活的，但它們學習基本生存技能的能力不強”。
這項研究建立在該論文的共同作者之一、諾丁漢大學的Rupert Fray教授之前所做的工作之上，他發現小鼠體內的帽修飾是高度動態的。研究小組發現，這些修飾在將mRNAs運送到突觸–神經元之間的交流場所–中發揮了作用。
牛津大學神經迴路和行為中心的Scott WadDELL教授說。”這種學習表型開啟了許多新的課題。儘管我們還不知道潛在的神經元功能障礙的詳細性質，但它讓人聯想到與脆性X型智力遲鈍蛋白有關的遺傳病，它也涉及RNA生物學，並且已知會產生突觸發育和可塑性方面的缺陷”。
伯明翰城市大學的Irmgard Haussmann博士補充說。”分析帽的修飾是非常具有挑戰性的，需要採取進一步的技術障礙來研究特定mRNA中的修飾。這與SARS和其他擁有自己的帽狀甲基化酶的病毒高度相關，但人們並不真正了解這在病毒-宿主相互作用中起什麼作用。”
該團隊的下一步將是更詳細地研究修改後的mRNA能夠影響與獎勵學習和病毒傳播有關的蛋白質表達的機制。
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https://www.nature.com/articles/s41467-022-28549-5