Nature：新研究发现确保DNA正确转录方向的机制

　　麻省理工学院的生物学家发现了人体细胞确保其DNA向正确方向进行阅读、阻止“垃圾DNA”拷贝的机制。

　　人类基因组中大约有15%是蛋白质编码基因，但是近年来科学家发现有相当多的垃圾DNA，或者说基因间DNA可转录为RNA。科学家们一直在试图了解这些RNA的作用。在2008 年，MIT的科学家Phillip Sharp领导的研究团队发现，大多数的这类RNA是通过一种叫做发散表达(divergent expression)的过程而产生的。细胞通过发散表达的过程让DNA从某一个起点开始进行双向阅读。

　　在发表于6月23号Nature杂志上的一篇论文中，Sharp和其同事描述了细胞是如何启动双向阅读，随后又停止上游RNA的转录(或者说停止非蛋白编码方向的阅读)，并确保在正确方向上继续阅读。这一发现有助解释近年来科学家们发现的各种功能未知的短链RNA的存在。

　　方向的选择

　　DNA存在于细胞核中，通过编码RNA和蛋白质的生产而控制着细胞活动。为了发挥这种控制作用，DNA所编码的遗传信息首先必须被拷贝，或者说转录为信使RNA(mRNA)。

　　当DNA双螺旋解开并展示出其所编码的遗传信息时，RNA转录朝两个方向进行。为了启动这种拷贝，一种叫做RNA聚合酶的蛋白酶结合在DNA链上被称为启动子的位置。RNA聚合酶随后沿DNA链移动，并随之产生mRNA。

　　当RNA聚合酶在一个基因的末端遇到终止信号时，它会停止转录并在mRNA末端增加一段被称为poly-A尾巴的序列。这个过程称为聚腺苷酸化，作用是帮助准备将mRNA分子导出细胞核。

　　对小鼠胚胎中转录的mRNA测序发现，聚腺苷酸化在停止上游非编码DNA序列的转录中也发挥主要作用。研究人员发现，这些区域存在高密度的聚腺苷酸化信号序列，提示在RNA变长之前对其进行切断。而编码基因的DNA序列则拥有低密度的这种信号序列。

　　研究者还发现另一个因素也会影响转录是否继续进行。也就是最近研究发现的，当细胞因子U1 snRNP与RNA结合时，聚腺苷酸化会被抑制。MIT的这项新的研究发现基因上的U1 snRNP结合位点比非编码序列上的结合位点多，这就使得基因的转录可不间断地进行下去。

　　美国宾夕法尼亚大学生物化学教授Gideon Dreyfuss表示，这项工作证实了U1 snRNP在保护mRNA的正常转录以及阻止细胞对非编码DNA进行转录中的重要作用。他认为MIT的团队找到了上游RNA转录提前终止的可能机制，那就是去除它们的U1 snRNP抑制作用。

　　所有这种上游非编码RNA的功能一直是许多研究的目标。“那种转录过程可以产生具有功能的RNA，或者这些RNA是生化反应的天然产物。这将是个长期存在的争论。”Sharp说。

　　Sharp的实验室目前正在研究这种转录过程与所观察到的大量长非编码RNA(lncRNA)之间的关系。Sharp计划对控制这类RNA合成的机制开展研究并确定它们的功能。