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▎药明康德内容团队编辑 在对人类基因组进行解读后，科学家们曾大失所望。自诩为“万物之灵”的我们，基因组中居然只有区区两万多条基因，没比不起眼的果蝇多多少。在编码DNA的序列之外，更有约98%的基因组意义不明，看似没有任何作用。为此，也有人说我们的基因组里都是“垃圾DNA”。然而随着生命科学的不断发展，人们也逐渐意识到自己曾经的目光短浅。即便基因组中的不少序列并不编码蛋白质，但相应产生的RNA却有着自己不可或缺的功能。先前，已经有很多研究指出非编码RNA参与了大量基因的调控，控制基因的开关，缔造了各式各样的细胞。而顶尖学术期刊《细胞》杂志最近发表的一篇封面论文，则揭示了RNA的另一项重要功能——在细胞核内划分不同空间，影响DNA之间的接触，异染色质的组装，以及基因的调控。
Image credit: Inna-Marie Strazhnik/Caltech
这项研究来自加州理工学院的Mitchell Guttman教授课题组。其官方新闻稿对该研究有个很形象的比喻：假设人类的细胞核是一个硕大无比的图书馆，两万多条基因就类似于两万多本书。就像在图书馆中，主题接近的书要放在一起那样，在细胞核里，不同的基因也需要在空间上进行整理。但这并不是一件容易的事。如果将人类一个细胞内的DNA首尾相接，拉成一条直线，可以长达数米。而细胞核内的空间，却只有在显微镜下才能看清。这些基因要如何在狭小的空间里整理到位呢？又比如，当细胞需要调控特定基因的表达，细胞内的元件又要怎么配合到位，找到合适的基因呢？答案可能就在RNA上。在这项研究中，科学家们开发了一种特殊的工具，能看清细胞核内的RNA。具体来说，这种工具能给不同位置的RNA打上不同的标签。事后，只要回溯这些标签，就知道RNA原本在细胞内处于什么位置。
而实验结果令人惊讶。利用这一工具，科学家们发现细胞核的空间里，存在由数百条非编码RNA搭建出的一个个“人工岛”，将细胞核划分成不同的区域。这些特殊的RNA还会招募其它关键调节因子，将它们聚集到一个精准的范围内。回到前面的比方，这些RNA就好像是图书馆里的书架，将细胞核里的信息整理到位。“这个工具改变了我们看RNA世界的方式，” Guttman教授说道，“这就像开发一种新的显微镜那样，你能够看到原来看不到的东西。发现RNA与空间组织之间的关系，只是冰山一角。未来我们将找到更多数据。”
▲细胞核内充斥着由非编码RNA组成的“人工岛”（图片来源：参考资料[2]；Credit: Courtesy of Inna-Marie Strazhnik）研究人员们指出，理解遗传物质在空间上如何组合，是理解生命的关键一步。相应的，如果细胞核中的空间组合出现异常，就可能会引起多种疾病。未来，他们也计划对比健康细胞和疾病细胞的细胞核差异，了解它们在空间组成上是否具有不同，从而理解细胞核内的空间结构与基因表达之间的关系。参考资料： [1] Sofia A. Quinodoz et al., (2021), RNA promotes the formation of spatial compartments in the nucleus, Cell, DOI:https:///10.1016/j.cell.2021.10.014 [2] The Vast Little Library Inside of Your Cells, Retrieved November 18, 2021, from https://www./about/news/the-vast-little-library-inside-of-your-cells
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