北京英度国际医院管理有限公司 BEIJING INDOO INTERNATIONAL HOSPITAL MANAGEMENT CO.,LTD. 康复热线  400-115-9958 收藏我们 中文English
医药科学
丙型肝炎
乙型肝炎
肝癌
肺癌
乳腺癌
白血病
胃癌
肾癌
淋巴癌
肠癌
当前位置>首页 > 英度科普 > 医药科学 >

国内院士团队发现全新的调控免疫系统进退的非编码RNA分子

2018-05-08 00:00


国内院士团队发现全新的调控免疫系统进退的非编码RNA分子


科技日报 / 张佳星 / 2018-05-08

        在人类基因组中 95% 的基因并不编码蛋白质,其他物种也有大量的非编码基因。这些 DNA 不会被编码成蛋白质,却又会转录出非编码 RNA,它们对生命活动起什么作用?是进化的冗余还是神秘的缓存?

        《细胞》杂志近日刊登中国工程院院士曹雪涛团队的研究论文,他们发现一种全新非编码 RNA 分子。该分子能够调控免疫系统的“进”与“退”,这是此前学术界从未认识和证明的。

        “由于长链非编码 RNA(lncRNA)丰度低,业界对其功能争议很大。”浙江大学生命科学研究院教授徐平龙在此前接受采访时评价道,但此次发表的研究严谨地鉴定了所发现的一种全新 lncRNA 是有功能的,即能够进行免疫调控,而曹雪涛院士正是这一机制的主要开拓者之一。

        大海捞针 从浩淼细胞中层层筛选而出

        细胞虽小,却瀚如乾坤。寻找一个不知道存不存在的 RNA 分子,如大海捞针。

        到哪里找线索?病毒感染给了曹雪涛启示。谈到为什么会从病毒这个“敌人”的角度考虑。曹雪涛讲道:“我们中国文化讲,阴中有阳、阳中有阴,这是外国人很难理解的。这一哲理指导我们对免疫系统的理解就是,激活和抑制很可能会交融在一处,那么我们就从这个‘交融点’突破解题。”

        既然体内蛋白能够识别外来的病毒 RNA,能不能识别体内自身 RNA 呢?

        科学界大部分认为不能。“免疫系统拥有识别‘自我’‘非我’的能力,就好像边境卫士,对外来的侵害反应敏感,对辖内‘居民’熟视无睹。”曹雪涛院士团队成员之一、中国医学科学院基础医学研究所教授姜明红说,“但是曹老师并不这么看,他说,究竟是不是熟视无睹,你要证明才行。”

        在中国传统哲理思想的指引下,曹雪涛锁定了一个已知的关键蛋白——“RIG-I”,求证这个能与病毒 RNA 结合的蛋白,会不会和体内自身的 RNA 分子结合。

        RIG- I 很像一个分子水平的“老鼠夹子”,2011 年有科学家解析了这个蛋白的分子结构,发现“老鼠(病毒 RNA)”没来的时候,夹子合着,两头的结构域相互作用,蛋白处于“闭合”状态;一旦“老鼠”来了,与夹子的一头结合,另一头就会“弹开”,蛋白遂处于激活状态。而这样的构象变化,会引发细胞合成出关键的抗病毒分子——干扰素,干扰素分泌后被周围细胞接受,引发抗病毒的“连锁反应”。

        研究团队通过紫外加强 RNA 结合蛋白免疫沉淀(UV-RIP)的方法,将“老鼠夹子”和它猎捕的“老鼠”同时从细胞中分离出来。随后通过蛋白质变性等方法,把“老鼠夹子”过滤掉,就获得与 RIG- I 结合的所有 RNA。

        夹子“钓”上来的所有 RNA 中,有没有未被发现的有功能的 lncRNA 呢?将“捞针”的范围锁定夹子“钓”上来的 RNA 后,团队又通过设计对应的干扰实验继续缩小范围,即看究竟哪个 RNA 被封杀之后,免疫活动不再被抑制。功能筛选帮助团队锁定了一批备选者并列出“排名”。排名靠前的 RNA 分子,且与特定信号通路相关的 lnc-Lsm3b 被锁定,一个新的 RNA 分子从浩淼的小鼠巨噬细胞中经过层层筛选被“打捞”上来,并获得了确切的序列。

        团队后续开展了多角度的证明工作,如通过干扰、敲除、过度表达等技术,反复证明 lnc-Lsm3b 能够在病毒感染的细胞中,通过“分子诱饵”的方式锁定 RIG-I,使其不与病毒 RNA 结合。

        海量实验 顶级期刊的尖锐难题被逐个攻克

        全新的发现,使得团队兴奋异常。没想到的是,更大的磨砺还在后面。

        团队向顶级期刊投稿,审稿人却要求必须用 CLIP(交叉互连免疫沉淀)技术明确 RNA 的哪一个点和蛋白质相互作用,连接在一起。用语言很难解释蛋白质和 RNA 在活体细胞内错综复杂的关联,姜明红给科技日报记者画图:一个长链 RNA 会结合多个蛋白,这些蛋白有的是特异连接,连得紧密,有的就是“挂”在上面,而蛋白之外还会带上其他的 RNA,“缠绕”“连带”“虚实”……

        CLIP 很难做,国内实验室极少有成熟的经验。收到修改意见后的团队成员开始大量查阅论文。“国外的实验流程无法完全照搬,不同的细胞做法不同,需要重新摸条件。”团队中主要攻关这一技术的刘伦说。

        CLIP 技术和 RIP(RNA 结合蛋白免疫沉淀)技术类似,但是却能够达到单个碱基的分辨率。为此,通过海量实验,针对裂解液的成分如何影响细胞内物质,团队开始了如指掌;不同 RNA 酶的脾气也熟练掌握。

        “实验室的部分我们自己攻克了,但是测序公司表示无法进行匹配的测序工作,原因是无法合成特有的适当引物。”刘伦说,国内没有公司生产 CLIP 所需引物,而 RNA 测序必须先反转录为 cDNA 才能够进行,引物决定了反转录的准确性,决定了目标位点能否确定。实验室自己担负起 RNA 转录、构建 cDNA 文库的工作。完成 3 代测序、用化学方法测量分子间的相互作用力……这些免疫研究实验室原本并不擅长的难题被团队逐个攻克。

        按图索骥 摸索并掌握一套独有技术体系

        根据已有发现,团队按图索骥,利用分子筛层析实验证实缺失 lnc-Lsm3b 表达的巨噬细胞在感染病毒以后,多聚化的 RIG- I 蛋白显著增加。他们推测,病毒 RNA 与 RIG- I 结合以后,能够诱导 RIG- I 单体形成多聚化状态,从而激活下游信号通路。而 lnc-Lsm3b 只与单体结合,可能是通过抑制 RIG- I 的多聚形成抑制 RIG- I 的活性。

        “Lsm3b 只能结合单体的 RIG- I 蛋白、一条链能结合 9 个蛋白、结合力比病毒 RNA 高……”这些都是对这个全新 RNA 分子的多角度了解。

        如同向“黑洞”中打进一束光,曹雪涛团队在对现有知识体系颠覆的同时,肯定地回答了学界之前关于这类自身 RNA 分子是否存在、功能几何的争议。

        “过去我们用别人的技术进行实验,现在我们自己摸索并掌握一套独有的技术。”曹雪涛说,整个研究的“练兵”不仅拓展了人类的“知识域”,还拓展了实验室的思路和眼界。接到《细胞》杂志编辑部发来修改要求时感受到的“不可思议”和巨大压力,团队成员现在已能笑谈。

        “只是这段 RNA 与人类的同源性很低。”姜明红表示了小小的惋惜,这意味着,该发现无法直接应用于人类的新药创制领域,但是,其他拥有人源细胞材料的机构,可以沿着这条路,进一步发现人类机体内是否存在相似的 RNA。曹雪涛更看重的是,确定靶点的方法一旦被高质量地掌握,就能够确定蛋白质的靶点,进而确定药物作用的靶点,助力抗病毒药物的研发。
 


中国总公司
地址:北京市朝阳区建国门外大街
甲6号中环世贸大厦29层
印度分公司
地址:No. 24, Baani Square Complex, Sector 50, Gurugram, Haryana,
122002, India
美国分公司
地址:6446, Kimberly Ln, N Maple
Grove, MN, 55311, USA.

400-115-9958

京ICP备16014051号 Copyright©2016 Beijing indoo international hospital management Co.,Ltd. All rights reserved.
在线咨询
北京总部 印度中心 美国中心

扫一扫微信咨询

咨询热线

400-115-9958