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德克萨斯大学奥斯汀分校的分子生物学家们揭示了双链RNA在正常及疾病状态下重塑机制的一个关键秘密。这一发现对癌症治疗和抗病毒研究具有重要潜在影响。

这项发表在《自然》杂志上的研究发现，在所有生命形式中普遍存在的一种古老酶——DEAD-box蛋白，充当着可重复利用的“纳米活塞”。它们利用化学能（ATP）产生压力，撬开RNA双链，从而允许RNA形成新的结构。

“这是一种将燃料能源与机械能结合以驱动链分离的非常灵活的机制，”文章共同作者、细胞和分子生物学研究所所长Alan Lambowitz说。

在所有细胞生物体中，RNA对遗传信息翻译成蛋白质至关重要。DEAD-box蛋白是最大的RNA解旋酶家族。与常规解旋酶不同，它们并非沿RNA链移动，而是局部结合并解开双链区域。

凯斯西储大学医学院生物化学教授Eckhard Jankowsky评论道：“人们早已知道这些酶并不像常规解旋酶那样发挥作用。这篇新论文提供了重要信息，解析了解链反应的运行机制，标志着向理解RNA生物学中许多步骤的分子机制迈出了重要一步。”

Lambowitz说，当其实验室的博士后Anna Mallam推测出DEAD-box蛋白的组合作用机制时，便获得了基础认识。他们发现，蛋白质的一个结构域结合ATP（能量来源），另一个结构域结合双链RNA。Mallam描述道：“一旦第二结构域锁定RNA，第一结构域抓住ATP，‘活塞’就会落下。它具有锐利边缘，在两链之间猛冲，抓住一条链并使其弯曲让道。”

研究团队在酵母DEAD-box蛋白Mss116p中揭示了这一机制。该机制很可能对整个蛋白质家族普遍适用，因此也适用于所有生命领域。Lambowitz说：“我们知道每个DEAD-box蛋白都具有相同结构，它们大概都采用相同机制。”

Mss116p蛋白作为通用重塑装置尤其有用，因为它能结合所有RNA。“它识别双链RNA的几何形状，而不在意序列或特定RNA分子的功能。它只是结合并因此能被整合到许多不同细胞过程中。”

DEAD-box蛋白的这种灵活性对正常细胞功能至关重要，细胞依赖一系列RNA分子进行蛋白质合成等基本过程。然而，这种酶也常在癌症和感染中被“劫持”：DEAD-box蛋白的过量表达可能驱动失控的细胞增殖；而细菌、真菌和病毒等感染则依赖特定的DEAD-box蛋白进行传播。

Lambowitz说：“这是一项基础科学研究，其重要意义在于从根本上理解这一机制如何运作。当我们在正常和疾病过程中了解DEAD-box蛋白的作用时，就可以开始考虑如何在癌症和病毒感染中靶向它们。甚至可以在遥远的未来，将它们整合到人工纳米机器中，用于细胞内外的开关和其他机械设备。”

（生物通：何嫱）