核酸與脂肪之間的神奇“互動”：脂質可以直接調節RNA活性

一般而言，細胞都包裹在脂肪層中。脂膜保護細胞里的內容物，包括遺傳信息，如RNA和DNA。來自德累斯頓工業大學（TU Dresden）B CUBE分子生物工程中心的研究人員進行了一項新研究，揭示了脂質和RNA可以發生直接的相互作用，以及它們如何以意想不到的方式調節RNA活性。該研究有助于解釋如何在原始或合成生物系統中調節RNA，并改進RNA疫苗的設計。

脂質和RNA是細胞的兩個重要組成部分。核糖核酸(RNA)是一種多功能分子。一方面，它像DNA一樣，RNA編碼有生命自我復制至關重要的遺傳信息。另一方面，它又像蛋白質一樣，RNA分子也進行化學反應。

在這項研究中，研究人員發現，脂質可以在一個簡單的合成系統中直接調節RNA活性。這為如何將RNA-脂質相互作用用于生物工程（例如提供mRNA療法）開辟了一條全新的道路。

此外，這項研究還有助于提供有關古代生命起源的線索。關于生命起源的一個流行假設是，生命本身很可能是在DNA和蛋白質進化之前，從自我復制的RNA分子中出現的。在這里，調節RNA活性的簡單而有效的方法，將是在古代地球上組織早期生命的關鍵。

RNA-脂質世界

科學家們測試了不同類型的RNA分子與脂質膜相互作用的程度。他們發現一些RNA可以比其他RNA更好地結合脂質，這取決于RNA分子的序列和結構。特別是鳥嘌呤（構成RNA的四個組成部分之一），對于RNA粘附在脂質上至關重要。在RNA中添加額外的鳥嘌呤鏈，會使它們更加粘稠，從而提供了一種控制RNA-脂質相互作用強度的方法。

研究證明，鳥嘌呤不僅直接增強了RNA與脂質的結合，而且通過促進RNA折疊成不同的結構使其更粘連。一種這樣的結構，稱為G-四鏈體，存在于細胞中，被稱為RNA活性和調節的重要元素。

脂質賦予RNA自我控制能力

在研究人員發現了如何設計RNA以更好地粘附在脂質上后，他們隨后發現這種RNA-脂質相互作用可用于控制催化化學反應的RNA活性。加州索爾克生物研究所的杰拉爾德-喬伊斯（Gerald Joyce）教授表示，這是他所知道的第一次，有人證明了脂質可以影響RNA催化方式中的序列特異性效應。

RNA-脂質相互作用的未來

研究團隊表示，下一步，想了解如何使用RNA-脂質相互作用來設計合成生命，以及這些相互作用在包括人類在內的現代有機體中是否重要。該團隊還指出，這項研究中的見解可以為設計mRNA疫苗配方的脂質納米顆粒提供新方法。

題為Lipid membranes modulate the activity of RNA through sequence-dependent interactions的相關研究論文發表在《美國國家科學院院刊》上。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文：

https://www.pnas.org/content/119/4/e2119235119

標簽： 核酸 脂肪