以色列魏茲曼科學研究院（Weizmann Institute of Science）的研究人員解出了RNA分子如何抵達指定地點的謎題

人們總是說生命是沒有說明書的，不過這個說法並不完全正確。我們身體中的每個細胞都根據DNA下達的指令並透過RNA分子來執行這個藍圖。最近RNA作為創新的COVID-19疫苗而受到大眾的注目，但其實關於這種重要分子的許多基本知識仍然相當匱乏，例如我們尚未全盤了解RNA如何精準地抵達細胞中的指定位置。魏茲曼科學研究院的研究人員最近發現了一個細胞「郵遞區號」系統，確保所有的RNA能夠準時到達正確的位置。

RNA在細胞核中產生後，有些留在細胞核調節基因表現，不過大多數（特別是那些攜帶蛋白質生產配方的RNA）被安排離開細胞核，前往製造蛋白質的細胞質中。之前的一些對於RNA如何抵達它們的指定位置的研究一直存在著相互矛盾的結論。一些人認為，像字串一樣的線性RNA分子的路線可能是由其鬆散的末端上所隱藏的訊息來決定的。然而卻不能解釋那些沒有末端存在的環形RNA。雖然有些研究結果暗示RNA分子中的某些短片段可能作為郵遞區號，定義著每個RNA在細胞中所屬的區域，然而不同的研究報告卻有著不同的郵遞區號系統，而且對這類郵遞區號如何運作的理解非常有限。

魏茲曼科學研究院免疫學和再生生物學系以及分子神經科學系的研究學生Maya Ron和Igor Ulitsky教授使用一種他們實驗室參與開發的方法，稱為「巨量平行RNA測定（massively parallel RNA assay）」的技術測試了這個對RNA具有郵遞區號的假設。該技術使科學家得以在幾天內同時研究數千種不同的RNA，而不是像以前那樣需要數年時間逐條研究這些相同的RNA。科學家們將數千種不同的RNA片段插入各種「宿主」RNA分子（不論是線性或環形）然後將其引入數百萬個細胞中。接著將這些細胞的細胞核與細胞質分離后，研究人員可以知道他們的RNA最終去了哪裡。

在以這種方式調查了大約8,000個基因片段後，Ron和Ulitsky教授發現其中有幾十個基因片段確實作為郵遞區號。這些郵遞區號會指示一些RNA留在細胞核中，告訴其他RNA立刻進入細胞質，並指示另一群RNA在細胞核中逗留一段時間後才移動。研究人員還發現了幾種作為「郵差」的蛋白質，它們的工作是與RNA結合，「辨認」它們的郵遞區號，並將RNA派往其所在的位置。

值得注意的是在這個「郵政系統」中，線性和環形RNA之間存在著明確的差別。首先，同一個郵遞區號可以將RNA分配到不同的地點，這取決於RNA是線性亦或是環形。此外有兩組郵差負責分類，一組負責線性RNA，另一組負責環形RNA。實際上每個職員都發出了他們自己的特定指令。例如一種叫做IGF2BP1的蛋白質主要與線性RNA結合，催促RNA從細胞核中輸出。另一個稱為SRSF1的蛋白質專門指示環形RNA留在細胞核內。當科學家們抑制了其中一種蛋白質的活動時，由這些需要郵差來分類的RNA都無法抵達細胞中的正確位置。

除了對基因體的運作有了新的認識外，這些發現可能對設計基於RNA的療法很有用。Ulitsky教授說：「許多公司現在正在開發RNA以作為藥物或疫苗使用。了解它們如何到達它們在細胞中的位置可能有助於設計具有所需特性的人造RNA。例如，如果我們想讓一種RNA藥物大量的製造某種蛋白質，它可以被設計成在生產蛋白質的細胞質中度過絕大部分的時間。」

該研究的發現對於細胞如何利用環狀RNA別具貢獻，因為環狀RNA最近才成為研究的重點，而且與線性RNA相比人們對它的了解還不夠充分。Ron解釋說：「在自然界中，只有一小部分RNA是環形的，但它們比線性RNA更穩定，因此越來越多環型RNA被用於藥物設計中。」

資料來源：https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/%E2%80%9Czip-codes%E2%80%9D-tell-rna-where-go