作為美國波士頓大學的分子生物學家和夫妻，Ruslan Afasizhev和Inna Afasizheva已經合作了幾十年。他們共同發表了數十篇關于單細胞致病寄生蟲---布氏錐蟲（Trypanosoma brucei）---線粒體DNA和RNA機制的論文。如今，在一項新的研究中，他們詳細介紹了一種叫做RNA編輯的神秘過程，并可能有助于治療一種致命疾病。相關研究結果發表在2023年7月7日的Science期刊上，論文標題為“Structural basis of gRNA stabilization and mRNA recognition in trypanosomal RNA editing”。
在這篇論文中，Afasizhev和Afasizheva與美國加州大學洛杉磯分校、加州大學歐文分校和中國上海科技大學的合作者一起，首次確定了容納向導RNA（guide RNA, gRNA）鏈并允許gRNA鏈與mRNA接觸的分子機器的結構。
確定這些細胞機制可能為科學家們提供治療非洲昏睡病（一種由布氏錐蟲引起的疾病）的重要信息。非洲昏睡病由攜帶這種寄生蟲的采采蠅傳播，通常是致命的，許多現有的治療方法都存在安全隱患，因此分子研究對藥物開發尤為重要。
Afasizheva說，“如今我們可以開始更廣泛的研究了。因為如今我們確切地知道了蛋白如何與 RNA 相互作用。”
Afasizhev說，“如果我們能找到抑制這種RNA編輯過程的方法，就能在不傷害人體細胞的情況下殺死這種寄生蟲。”
RNA 研究取得了巨大的發展和進步，研究細胞內部的技術也是如此。如今，這對夫婦的團隊使用低溫電鏡和分子方法來詳細了解 RNA 編輯。
利用這種技術，這項新的研究發現一種名為“編輯體（editosome）”的蛋白復合物負責協調由 gRNA 引導的變化，這些變化以一連串尿嘧啶插入和缺失的形式發生。在布氏錐蟲體內，RNA 編輯有一個重要作用：修復斷裂的基因。DNA中的突變在這種寄生蟲中非常常見，因此即使遺傳密碼無法讀取，經過編輯的 mRNA 也能成為細胞的一個功能部分。
在幾乎所有擁有細胞核和線粒體的有機體中，RNA 編輯能夠調節許多細胞過程。但是，Afasizhev說，不同有機體的RNA編輯機制沒有任何共同之處，這意味著這些機制是為不同物種的不同目的而進化的。正因為如此，布氏錐蟲的RNA編輯機制才成為阻止這種寄生蟲致病的一種有吸引力的治療靶標，因為它不會干擾人體細胞。既然他們知道了布氏錐蟲中 RNA 編輯所特有的蛋白結構，下一階段的研究工作就是確定在細胞中引發這些反應的酶。
Afasizheva說，“下一個問題是這些反應是如何發生的，這些酶是如何到達底物的，以及它們是如何創造出改變RNA序列的奇跡的。”
她和Afasizhev希望吸引更多的學生來他們的實驗室，他們可以接受自己領域的技術進步，并像他們一樣繼續解決這個復雜的難題。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
Shiheng Liu et al. Structural basis of gRNA stabilization and mRNA recognition in trypanosomal RNA editing. Science, 2023, doi:10.1126/science.adg4725.