破解分子之謎：曾被視為「無用」的RNA片段竟助細胞對抗壓力

這項研究首次證實，某些tRNA內含子會影響基因表現。科學家發現，一些曾被視為「垃圾」的小RNA片段，實際上在調控信使RNA（mRNA）的生成以及幫助細胞應對氧化壓力方面扮演著重要角色。這些被稱為內含子的片段，是轉運RNA（tRNA）的一部分，而tRNA在將胺基酸組合成蛋白質的過程中至關重要。

傳統上，這些內含子被認為是無功能的，因為它們在tRNA參與蛋白質合成之前會被移除。然而，俄亥俄州立大學的一項新研究顯示，某些內含子會與將遺傳訊息轉譯成蛋白質的關鍵分子區域結合，觸發其降解，從而停止蛋白質的生成。在細胞暴露於氧化壓力的實驗中，一種內含子表現出異常的穩定性，這表明這些內含子可能是進化生存機制的一部分。

多年來，一些意外的觀察促使科學家們研究這些被稱為fitRNAs（tRNA遊離內含子）的功能：它們與其他RNA分子之間看似不可能的序列關係、細胞用來丟棄它們的多種方法，以及在壓力條件下某些內含子的過度表現。研究資深作者、俄亥俄州立大學分子遺傳學教授Anita Hopper表示：「沒有人預料到內含子會有功能。但對我來說，如果它們真的毫無功能，細胞卻有六種或更多不同的方式來摧毀它們，這根本說不通。」

這項研究最近發表在《分子細胞》（Molecular Cell）期刊上。tRNA與mRNA透過互補性合作來構建蛋白質，這意味著tRNA序列會與mRNA分子上的互補序列配對，以確保在蛋白質合成過程中新增正確的胺基酸。Hopper的團隊以酵母為研究模型，幾年前發現一些被切下的內含子序列與mRNA序列互補，這表明內含子可能在遺傳密碼的轉譯中具有重要性。

研究人員發現，一旦這些遊離的內含子與特定的mRNA結合，就會導致mRNA分解，從而阻止蛋白質的生成。實驗證實了這種明顯的反向關係：刪除或誘導fitRNAs的過度表現，分別會導致目標mRNA的增加或減少。第一作者、Hopper實驗室的博士後研究員Regina Nostramo指出，fitRNA的功能與微小RNA（microRNA）相似，但有一個顯著的區別：microRNA需要與Argonaute家族蛋白互動來降解mRNA，而在這種酵母中，由於沒有Argonaute蛋白，mRNA仍然會被降解，但機制不同。

Hopper進一步指出，microRNA總是附著在目標mRNA的非編碼種子區域，而遊離的內含子則會結合到mRNA的蛋白質編碼區域。這不僅是一種新發現的小非編碼RNA，而且它還以一種新穎的方式運作。研究人員認為，能夠抑制蛋白質生成的能力表明，內含子為細胞提供了優勢。

研究團隊將繼續透過讓細胞暴露於熱壓力、飢餓和其他挑戰性條件來探索fitRNAs的重要性。Hopper表示：「也許細胞在健康條件下對這些小內含子的需求很小，但在壓力下，當某些內含子變得穩定時，它們可能扮演著非常重要的角色。」

這項研究由美國國家衛生研究院（NIH）、Pelotonia本科生獎學金和俄亥俄州立大學本科生研究獎學金支援。