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首次发现“RNA编辑”是章鱼耐寒的法宝

2012/01/10 来源:光明网
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导读
栖息在南极冰冷海水中的章鱼并没有给自己的触手带上手套,但它却找到了另一种方式来抵御寒冷。

章鱼栖息在南极冰冷海水中的章鱼并没有给自己的触手带上手套,但它却找到了另一种方式来抵御寒冷。

一项新的研究表明,这种海洋生物利用一种被称为核糖核酸(RNA)编辑的手段来定制在低温下工作的关键神经系统蛋白质。这篇论文同时也第一次揭示了RNA编辑——不仅仅是改变一个特定的基因——能够导致适应。

当神经细胞工作时,其质膜中的蛋白质通道会利用开合让不同的离子进出。低温能够妨碍某些与神经系统传递信号有关的蛋白质,这是因为严寒能够延迟钾通道的关闭,从而阻碍了神经系统传递信号的能力。因此研究人员推测,生活在寒冷气候中的生物能够改进它们的钾通道,以便在严寒中更好地生存。

如今,圣胡安市波多黎各大学医学科学院的分子神经生理学家Joshua Rosenthal和他的研究生Sandra Garrett认为他们已经找到了问题的答案。Rosenthal说:“我想我们正在从基因的水平研究这种变化。”

在这项研究中,两位科学家将生活在南极冰冷海水中的一种章鱼,与另一种栖息在波多黎各珊瑚礁——水温达25至35摄氏度——中的章鱼进行了比较。令他们感到惊讶的是,两人发现,两种章鱼体内的钾通道基因几乎具有完全相同的脱氧核糖核酸(DNA)序列。接下来,研究人员将这些基因植入蛙卵细胞,目的是合成每种蛋白质,并将它们加载于质膜上。这一做法使得研究人员能够测量每一物种钾通道的电活动。结果显示,这两个物种的钾通道功能基本上是一致的。

那么极地生物究竟是如何保持其神经正常发报呢?它们采用了另一种方式——RNA编辑——来改变一种蛋白质。在RNA编辑的过程中,细胞修改了RNA的核苷酸序列,它可以改变由此产生的蛋白质的氨基酸序列,进而改变蛋白质的功能。研究人员发现,南极章鱼在9个位点改变了自己的RNA,从而改变了钾通道的氨基酸序列。

研究人员日前在美国《科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。他们指出,其中的一些位点,例如I321V,对于适应寒冷尤为重要——这一变化使钾通道的关闭速度翻了两番。

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