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RNA分子通过搭溶酶体的便车在神经细胞中移动。ALS患者中常见的突变会破坏这一过程。
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2019年9月19日——对于细胞内的长距离运输,RNA分子依赖于 “搭便车”。
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微小的RNA分子可能需要行进一米才能从神经细胞的细胞核到达它的末端,在那里制造蛋白质。但RNA究竟如何 “走动” 一直是 “该领域的一个长期问题”——而且对细胞如何工作有很大的影响,霍华德·休斯医学研究所珍妮莉亚研究园区(HHMI’s Janelia Reseach Campus)高级小组领导者Jennifer Lippincott-Schwartz说道。
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现在,她和同事们——包括共同作者、美国国家神经疾病和中风研究所(NINDS)Michael Ward——发现了一种解释:RNA分子搭溶酶体的便车。相关研究9月19日发表于《细胞》(Cell)杂志。
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该研究提示,在肌萎缩侧索硬化(ALS)患者中,这种运输可能会出错。
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RNA转运是维持细胞正常运作的关键部分。RNA携带构建蛋白质的指令,通常会被 “派遣” 到需要它编码蛋白质的任何地方,然后现场翻译成蛋白质。因此,如果RNA没有被正确分布,关键蛋白可能就无法出现在正确的位置。这对于神经元这样的大细胞尤为重要。
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在健康神经元中,RNA分子与蛋白质聚集在一起形成 “颗粒”,也就是比单个RNA链更容易运送的RNA包。然后,被称为Annexin A11的蛋白质就像电源适配器一样,连接在标准膜结合细胞器(如溶酶体)和无膜结构(如RNA颗粒)上。
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溶酶体很容易快速移动。该适配器蛋白使得RNA能够利用溶酶体的移动性,并插入运输网络。
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ALS患者的Annexin A11基因经常发生突变,Lippincott-Schwartz说。现在,这些突变如何影响患者变得越来越清楚。当她的团队将突变引入到类似ALS患者的蛋白质中时,RNA颗粒无法附着到溶酶体上。如果RNA不能到达制造蛋白质所需的位置,神经元可能无法生存,或者难以向其他细胞发送信号。
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图:RNA颗粒(蓝)通过附着于溶酶体(红)而在细胞内运动
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理论上,RNA颗粒可以附着在任何数量的细胞器上。但该研究的主要作者、助理研究员Ya-Cheng Liao说,溶酶体的存在有几方面原因。它们的移动能力很强,可以在细胞里到处移动来清理垃圾。它们还能发挥双重作用:一旦RNA被沉积进行翻译的目的地,溶酶体会发挥从周围环境中吸收和消化分子的传统功能。
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“你可以把这篇论文看作是定义了溶酶体的一个新功能。” Lippincott-Schwartz说道。
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接下来,研究人员计划研究其他蛋白质是否可能像Annexin A11一样发挥作用,以及RNA颗粒是如何形成和分解的。
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