《細胞》封面重磅 我們可把RNA想得太簡單了

在對人類基因組進行解讀后，科學家們曾大失所望。自詡為“萬物之靈”的我們，基因組中居然只有區區兩萬多條基因，沒比不起眼的果蠅多多少。在編碼DNA的序列之外，更有約98%的基因組意義不明，看似沒有任何作用。為此，也有人說我們的基因組里都是“垃圾DNA”。

然而隨著生命科學的不斷發展，人們也逐漸意識到自己曾經的目光短淺。即便基因組中的不少序列并不編碼蛋白質，但相應產生的RNA卻有著自己不可或缺的功能。先前，已經有很多研究指出非編碼RNA參與了大量基因的調控，控制基因的開關，締造了各式各樣的細胞。而頂尖學術期刊《細胞》雜志最近發表的一篇封面論文，則揭示了RNA的另一項重要功能——在細胞核內劃分不同空間，影響DNA之間的接觸，異染色質的組裝，以及基因的調控。

這項研究來自加州理工學院的Mitchell Guttman教授課題組。其官方新聞稿對該研究有個很形象的比喻：假設人類的細胞核是一個碩大無比的圖書館，兩萬多條基因就類似于兩萬多本書。就像在圖書館中，主題接近的書要放在一起那樣，在細胞核里，不同的基因也需要在空間上進行整理。

但這并不是一件容易的事。如果將人類一個細胞內的DNA首尾相接，拉成一條直線，可以長達數米。而細胞核內的空間，卻只有在顯微鏡下才能看清。這些基因要如何在狹小的空間里整理到位呢？又比如，當細胞需要調控特定基因的表達，細胞內的元件又要怎么配合到位，找到合適的基因呢？

答案可能就在RNA上。在這項研究中，科學家們開發了一種特殊的工具，能看清細胞核內的RNA。具體來說，這種工具能給不同位置的RNA打上不同的標簽。事后，只要回溯這些標簽，就知道RNA原本在細胞內處于什么位置。

▲本研究的圖示（圖片來源：參考資料[1]）

而實驗結果令人驚訝。利用這一工具，科學家們發現細胞核的空間里，存在由數百條非編碼RNA搭建出的一個個“人工島”，將細胞核劃分成不同的區域。這些特殊的RNA還會招募其它關鍵調節因子，將它們聚集到一個精準的范圍內。回到前面的比方，這些RNA就好像是圖書館里的書架，將細胞核里的信息整理到位。

▲細胞核內充斥著由非編碼RNA組成的“人工島”（圖片來源：參考資料[2]；Credit: Courtesy of Inna-Marie Strazhnik）

研究人員們指出，理解遺傳物質在空間上如何組合，是理解生命的關鍵一步。相應的，如果細胞核中的空間組合出現異常，就可能會引起多種疾病。

注：原文有刪減

參考資料：

[1] Sofia A. Quinodoz et al., (2021), RNA promotes the formation of spatial compartments in the nucleus, Cell, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.10.014

[2] The Vast Little Library Inside of Your Cells, Retrieved November 18, 2021, from https://www.caltech.edu/about/news/the-vast-little-library-inside-of-your-cells