用10000个突变体探测RNA功能

创建和检查10,296个核酶突变体可以更好地理解这些广泛但未被充分研究的RNA分子。核酶 - 核糖核酸酶 - 是催化化学反应的RNA分子。与DNA非常相似，RNA是一种线性分子，通过连接四个化学结构单元(称为由A，C，G和U字母表示的碱​​基)按照DNA中编码的遗传信息制成。

核酶参与关键的遗传过程和生化反应，例如某些病毒的复制机制。30多年前，科学家们发现了核酶，但直到最近，这些RNA结构才在各种生物体中被发现，包括脊椎动物。这些发现引起了研究人员的新兴趣，因为这些RNA分子的作用和功能仍然大多不清楚。

科学家通常试图通过在其RNA序列中引入突变来更好地理解核酶的结构和性质。从一种有效的核酶开始，研究人员修改 - 或“突变” - 核酶中的特定碱基，并验证突变的核酶是否仍能够催化。然而，目前可用的技术仅允许一次研究少量突变体 - 几十个。因为即使是小核酶也可能有许多可能的突变体，研究人员必须选择核酶的任意部分来进行突变，因此可能会忽略核酶的其他部分，这些部分可能对其功能很重要。Shungo Kobori和Yohei Yokobayashi，冲绳科学技术研究生院(OIST)的核酸化学和工程部门的研究员，现在已经开发出一种有效且无偏见的方法来研究克隆这些限制的核酶突变体。他们的结果发表在Angewandte Chemie。

“不是选择特定的突变，”Yokobayashi解释说，“我们决定制造和测试尽可能多的特定核酶的突变体。” “单一”突变体是核酶，其仅与原始核酶在一个碱基上不同。“双”突变体在两个碱基上与原始核酶不同。即使对于由研究人员研究的由48个碱基组成的小核酶，总共有10,296个单突变体和双突变体。

“在OIST的强大DNA测序仪的帮助下，我们生成并测量了'扭转核酶'变体的所有单突变体和双突变体的化学活性，这种突变体存在于水稻基因组中”Yokobayashi说。“由于这种全面的方法，我们现在可以更好地了解哪种碱对这种核酶活性更重要。”

一个关键的发现是核酶对突变非常强大。“这个结果令人惊讶，”Yokobayashi评论说，“因为我们研究的核酶具有相当紧凑和复杂的结构。” 尽管许多碱基似乎参与保持复杂的核酶结构，但是显着部分的突变体保留了可检测的核酶活性。从进化的观点来看，这种耐受突变的能力可能是一个优势，并且可能解释了核酶在不同生命形式中的广泛存在。

对核酶的深入理解也可能具有重要的实际意义。核酶可以被设计用于控制活细胞和病毒中的基因表达，在基因治疗和再生医学中具有潜在的应用。