为了使细胞制造蛋白质,细胞核首先必须发出指令。一旦这些遗传备忘录失去作用,它们就会在被称为加工体的仓库中被停用。现在的研究表明,这些P-小体与其说是垃圾场,不如说是办公中心,信息在那里被收集、静默和重新激活。
信使RNA(mRNA)将DNA中存档的指令传递给核糖体,在那里它被翻译成蛋白质。亚利桑那大学的罗伊·帕克解释说,清除过时的mRNA是必要的,以免它们干扰新的指令。2003年,他和他的团队发现,当他们用荧光蛋白标记六种mRNA分解酶后,这些酶都集中在酵母细胞的相同点上。人为制造的难以消化的信使RNA在这些点上缠绕,证实了这些P-小体是mRNA死亡的地方。
早期,科学家们怀疑P-小体可能发挥更多的作用,执行比碎纸机更复杂的功能。例如,在酵母P-小体中发现的一种RNA降解蛋白Dhh1p,多年来一直被认为是动物卵细胞中颗粒的关键成分。这些颗粒储存来自母亲的mRNA,以帮助产生蛋白质并推动早期胚胎的大部分发育。神经元也有mRNA存储颗粒,这对记忆的形成至关重要。这些位于突触附近的颗粒释放mRNA,以制造增强突触连接的蛋白质。
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在过去的几个月里,帕克的实验证实了人们对P-小体便利性的怀疑。例如,细胞器可以储存和部署mRNA来制造蛋白质。在2005年9月1日的《科学》杂志上,帕克和他的同事报告说,剥夺酵母的葡萄糖会减少蛋白质的制造,导致被称为多聚核糖体的核糖体复合物数量减少,并增加mRNA向P-小体的输送。但是,mRNA并没有被简单地破坏,而是积累起来。当葡萄糖恢复时,多聚核糖体的数量增加,mRNA消失,表明它们被重新激活。
帕克说,在哺乳动物中,P-小体“显然更复杂”。他和他的合作者发现,哺乳动物的P-小体浓缩了Argonaute蛋白1和2,这是RNA干扰机制的关键成分,通过RNA干扰,细胞利用小的RNA序列来抑制或破坏特定的mRNA,以改变自身的行为或防御病毒入侵。加州杜阿尔特希望之城贝克曼研究所的分子生物学家约翰·罗西解释说,大约三分之一的人类基因组可能受RNA干扰的调节,这两个团队的研究“表明P-小体对于RNA干扰一定很重要”。
P-小体的原始作用可能是通过保存和释放mRNA来调节翻译。“重复使用旧分子比生成新分子更快更有效,”罗西指出。帕克认为,P-小体作为信使粉碎机的角色可能是在后来发展起来的,当时细胞可能会发现分解旧的mRNA是有益的。
关于P-小体的机制及其可能影响的生物过程的范围,仍然有很多未知之处。帕克说,他和他的同事正在开发一个模型,其中P-小体是许多其他mRNA储存颗粒的祖先,“是细胞如何控制其基因的基本组成部分”。