寻找癌肿新克星

正[本刊讯]我国科学家丁侃和肖斐等人通过实验证实.一种微RNA(miRNA-885-3p)能通过抑制微血管生成来阻止恶性瘤的增生。该研究为从微RNA分子作用机理中开发抗癌新药提供了一定的线索和理论基础。微RNA(micro RNA)是一类非编码RNA.能通过序列互补而在后转录水平上使某些基因的表达沉默。有些微RNA分子能影响血管生成,     

非编码RNA研究概述

RNA是细胞以DNA为模板产生的转录产物,根据中心法则,早期一般将RNA整体地看作从DNA到功能蛋白质分子的中间信息专递分子.这些分子也是较早为生物学家所认知的mRNA,rRNA,tRNA等.其中mRNA直接作为翻译蛋白质的模板,而rRNA及tRNA等的功能则直接保证蛋白质翻译的进行.20世纪末及21世纪的研究逐渐让生物学家认识到细胞中还存在多种多样、对于中心法则遗传信息传递并非必需的非编码RNA分子.认识RNA分子的种类、功能、机理,及其与生理、遗传、进化等生命科学重要命题间的相互关系,是当代生物学的重要内容.本文对目前已知的非编码RNA种类、功能及机理,以及在生理、遗传、进化、生态中的作用进行概述.同时也简要介绍了非编码RNA相关的生物技术及生物医药应用.非编码RNA研究已经取得了巨大的进展,进一步的研究无疑将继续作为当代科学研究的重要领域存在,从而回答各种各样RNA在基因组功能中的作用这一问题.     

RNA也是一种催化剂

生命的化学反应是由称作酶的蛋白质分子催化的,这是生物化学的基本原理,或者说它至少一直是基本原理。过去几年积累起来的证据表明,另一类很著名的生物分子核糖核酸(RNA)也能作为一种催化剂。这个发现当然不是对酶作为催化剂在自然界所占统治地位的挑战;但它对导致生命起源的分子事变的研究会产生新的影响,另外对我们了解细胞怎样工作也会有重要的作用。     

四膜虫的一个RNA插入序列的自拼接和酶促活性（下）

环状RNA分子在研究分离的细胞核内Pre-rRNA拼接反应的同时,我们还探索以后拼接现象;在分离的四膜虫核中切除的IVS RNA转变成一个环状RNA分子.经蛋白酶和各种变性剂处理后,环状形态得以幸存意味着它是一个共价闭合的RNA环链.当Paula Grabowski(当时我的一位研究生)鉴定环化反应特征时发现,在简单的MgCl_2缓冲溶液里,它的出现伴随着RNA在很大程度上的脱蛋白作用.当时,我把她的无蛋白环化作用的原始观察结果看成是一种线性RNA不完     

RNA干扰药物——下一代治疗药物?

2018年世界上首款RNA干扰药物在美国获准上市,并入选当年Science杂志十大科学突破之一.其代表着一种完全崭新类型药物应用时代的开启.本文简要地介绍了RNA干扰作用和分子机制、RNA干扰药物发展进程、目前所面临的问题、可能解决的方法和未来的发展趋势等.     

单链RNA(DNA)分子的最大碱基配对折叠结构的预测

天然RNA为单链分子,现有的X-光衍射分析证明:单链RNA分子能通过自身的回折使可以彼此配对的碱基(主要是碱基A和U,G和C的配对)以氢键相连而折叠成部分双螺旋结构,而彼此不能配对的碱基则形成部分突环区,由此单链RNA分子可以形成部分螺旋和部分突环相间排列的高级结构。本文报道了借助于TRS-80微型机和拓扑平面图的最大匹配处理方法而预测这些单链RNA或DNA分子所具有的最大碱基配对数构象最二级结构。     

RNA折叠

与蛋白质相比,RNA的折叠是一个比较新的研究领域.不同的RNA分子可能沿着不同的路径,以某些与蛋白质折叠并不完全相同的方式构建出复杂的三维结构.在此过程中,RNA要受到许多环境因素的影响.对这些因素以及RNA的折叠机制进行深入的分析,将加深人们对地位显得日益重要的RNA分子的结构与功能的理解,并由此揭示RNA在基因表达调控过程中所起的重要作用.     

脱氧核酶在生物检测及基因治疗中的研究进展

脱氧核酶(DNA zyme)是通过体外筛选技术获得的有酶活性的单链DNA分子.随着越来越多的脱氧核酶被筛选出来,科学家对其功能性质的研究也逐渐深入.其中,RNA切割作用作为脱氧核酶最重要的一种特性,是目前研究热点.而脱氧核酶发挥RNA切割作用需要辅因子(金属离子、中性分子、细菌等),因此,基于此特性,DNAzyme不仅被广泛用于金属离子和生物分子检测,而且被应用于特异性切割mRNA阻断蛋白的翻译,从而用于多类临床疾病的治疗.本文系统总结了DNAzyme在金属离子和生物分子检测以及在基因治疗方面的研究进展,并对其在动物体内对目标分子的高灵敏度、低浓度特异性检测及发挥切割活性进而达到疾病治疗做出了展望.     

施加核糖核酸酶于海马对于学习记忆的影响

近年来,学习和记忆的物质基础研究引起了人们的广泛注意,从若干方面开展了工作。运用加速和抑制生物大分子合成的药物研究核糖核酸(RNA)和蛋白质在学习和记忆中的作用;研究学习时脑细胞中RNA碱基比例的变化和蛋白质的代谢变化;以及获得的信息的化学传递研究等。这些工作表明,RNA与学习和记忆有一定的关系。然而,RNA在学习和记忆中的作用如何?它是一种“记忆分子”?还是学习记忆过程中脑细胞所必需的一种化学物质?当前,在实验结果上和在学术观点上都存在着较大的分歧。我们采用核糖核酸酶(RNase)破坏海马组织中的RNA的方法,观察RNA对大白鼠的学习记忆的影响,为了解RNA与学习和记忆的关系提供一些实验资料。     

RNA分子在植物中的作用

像所有的多细胞生物一样，植物也有一个长距离运输系统，用以运载营养和信息分子到远处器官。但过去植物学家一直认为植物只是沿着一套贯穿整个植株的称为韧皮部的通道运送小的和简单的信号分子。他们认为大分子不能通过这狭窄的通道进入韧皮部。然而研究者们发现，一种运载蛋白显然可以运载大的RNA分子进入韧皮部，这提示我们RNA运输是植物“信息超级高速公路”的一个组成部分。图森的亚利桑那州立大学的分子遗传学家理查德·约根森（RichardJorgensen）说：“这项工作确定了植物细胞用以彼此交流的可能是一种新系统的必需的组成成分，…     

酵母RNA聚合酶Ⅱ体外转录亚病毒RNA的研究

真核细胞的依赖于DNA的RNA聚合酶Ⅱ在无蛋白质因子存在的条件下,在体外不能忠实转录DNA。然而,令人惊异的是植物来源的RNA聚合酶Ⅱ能在体外忠实转录类病毒RNA,产生全链长的产物。这一发现意味着类病毒RNA能提供类似启动子的位点,以便与RNA聚合酶发生特异性的相互作用,从而正确地起始转录。毫无疑问,这一系统将是了解真核细胞RNA聚合酶Ⅱ所催化的体外转录机制的理想模型之一。     

默露芬芳：精子细胞转变为小蝌蚪时有位低调的守护者

<正>本篇报道围绕2022年上海市自然科学奖一等奖项目“RNA调控在精子发生及男性不育中的新功能机制研究”展开,该奖项由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心刘默芳研究员领衔获得。2006年,刘默芳结束在美国约翰霍普金斯医学院的研究生涯,回到中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所王恩多课题组担任副组长。刘默芳已经和RNA打了很多年的交道,此刻的她十分渴望能独自在RNA领域开拓出一片崭新的天地。     

tsRNAs及其对植物响应非生物胁迫时基因表达的调控

转运RNA(tRNA)衍生的小RNA(tRNA-derived small RNAs, tsRNAs)是一类新兴的保守非编码RNA,通常由在胁迫条件下发生的核酸内切酶切割t RNA前体或成熟t RNA而产生. tsRNAs主要有两种类型,即tRNA衍生的胁迫诱导RNA(tRNA-derived stress-induced RNAs, tiRNAs,也称为tRNA半分子(tRNA halves, tRHs))和t RNA衍生的片段(tRNA-derived fragments, tRFs),两者在成熟t RNA或tRNA前体的切割位点不同. tsRNAs在原核生物和真核生物中都广泛存在,呈现时空特异性表达模式以发挥其功能,它们的失调会引发内稳态失衡(homeostatic imbalance).越来越多的证据表明, tsRNAs主要通过调控基因表达的转录、转录后和翻译水平在各种生物学过程中发挥重要作用.因此,研究tsRNAs的生物学功能及其作用分子机制已成为小分子非编码RNA领域的一个新研究热点.本文主要综述了tsRNAs的分类、生物发生、特征和生物学功能方面的进展,重点介绍了tsRN...     

RNA研发简史：从微不足道到无比重要

核糖核酸(RNA)是一类具有重要生物学功能和临床价值的生物大分子，其基本组成元件是核糖、碱基和磷酸。早在1869年米歇尔就发现了RNA，但直到20世纪50年代科学家才开始对其进行系统研究。功能方面，RNA参与蛋白质合成、作为遗传物质、催化生物反应、调节基因表达等；应用方面，多种RNA药物已研发成功，包括反义RNA、小干扰RNA、适配体、RNA指导的基因编辑和mRNA疫苗等。文章回顾了RNA发现、发展和应用过程，以期能对RNA生物重要性有一个较为全面的理解。     

生物的界间RNA干扰

<正>植物和菌类能利用保守的RNA干扰机制来互相调节基因表达,科学家认为可以利用这一现象创造出新一代的杀虫剂。我们听不到植物的任何声音,但植物却保持着与周围环境的持续交流。在科学家研发出越来越灵敏的工具后,我们得以一窥这一现象的分子机制。科学家发现一株植物不仅仅在细胞间、在植株与周围环境间存在着交流,还能在不同的植株间,甚至有时能在不同的种与界间相互交流。实现交流的"语言"就是A、C、G和U。     

DNA坐彗星来地球

对一块已有45亿年历史的澳大利亚陨石的新研究表明,地球生命的一些原材料很可能起源于太空。科学家在这块陨石中发现了有机分子鸟嘌呤和黄嘌呤,同时证实了它们不可能是在地球上形成的。这两种分子都属于碱基,而碱基是DNA的前身,DNA则是地球上生物体的基因指令。鸟嘌呤和黄嘌呤还可能是RNA的基石,RNA则为生物体制造蛋白质。     

科学扫盲:一个紧迫任务

在去年召开的科学扫盲(scientific literacy)会议上,地球物理学家罗伯特·赫曾(Robert Hazen)为与会同行做了一个小实验,他问与会的25位地球物理学家,有谁能解释DNA和RNA的区别。“结果,在这25位科学家中只有两人给出了两者之间区别的令人信服的解释”,现在华盛顿卡内基研究院的赫曾说。这两位能作出解释的科学家的专业是鉴别化石有机分子,     

基于DNA/RNA的逻辑门与逻辑运算

DNA和RNA具有精确的分子识别能力以及强大的信号存储能力. 利用DNA/RNA分子的生物学特性来构建分子级别的逻辑门并实现逻辑运算是近年来计算机科学和分子生物学交叉产生的新兴领域, 引起了研究者的广泛关注. 本文介绍了利用DNA/RNA分子的酶活性、结构特性来构建逻辑门的方法, 探讨了将单一逻辑门整合成复杂的逻辑运算的途径. 并且对于DNA/RNA逻辑门在体外检测和体内诊疗等生物医学中的应用进行了介绍, 提出了未来的发展方向.     

突变酶可抑制爱滋病病毒的生长

目前,人们逐渐认识到酶的作用对人类免疫缺陷综合征病毒(HIV)的复制起着决定性作用。英国WellCOme实验室的研究人员已设法通过替换逆转录酶分子片段上的某些氨基酸的方法,来改变这种酶的活性。逆转录酶在病毒RNA转录成双股DNA过程中起着非常重要的作用,双股DNA可整合于宿主细胞的基因组中。他们认为,如果一些相关酶分子(如逆转录酶)共有一段相似的氨基酸排列,那末,此序列很可能在酶分子的作用中起重要作用。为此,     

抗β肾上腺素能药物单克隆抗体的分子解剖学

本文为巴斯德研究院生物工程研究所Johan Hoebeke教授应邀为本刊撰写的专题综述。Hoebeke教授是国际上研究β肾上腺素能受体的权威领头人。本文总结了他十年间的研究成果。作者介绍了用一株抗β肾上腺素能受体单克隆抗体对β肾上腺素能受体进行分子解剖学研究的系列结果。值得注意的是作者发现抗独特型抗体的作用不像Jerne等人所描述的那样是起“分子模拟”作用,抗独特型抗体/独特型抗体或配体/β肾上腺素能受体之间的相互作用首先要发生一种“构像诱导”效应。这为研究抗独特型抗体和药物的分子作用机制开辟了新的方向。