中研院研究:逆转细胞必死无疑的演化奥秘!
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发布时间：2023-05-03 13:39
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时间：2023-10-20 15:46
人类的基因中有约1000个必要基因(Essential gene)，这些基因算是生物基因体最核心的一群基因，就像车子的引擎一样，所以这些基因如果被剔除的话，就像车子的引擎有所毁损，细胞必死无疑！而中研院的基因体研究所发现了一个新的机转概念，可以逆转细胞必死无疑的演化奥秘。
模拟人类细胞的酵母菌细胞
酵母菌是真核生物，除了用来酿酒和烘焙之外，它有6000个基因，其中有1000多个必要基因与人类细胞的必要基因相同，所以是研究分子生物学的重要模式生物。而*研究院基因体研究中心张典显副主任的研究团队，发现酵母菌中的必要基因PRP28被删除后，酵母菌居然还活着！如果这项技术可以应用在人类的细胞上，将可以逆转基因被删除后死亡的机制。
PRP28基因的功能
PRP28基因的功能像是剪刀，负责酵母菌和动物细胞中剪接pre-mRNA，变为成熟mRNA，当作DNA序列转录成蛋白质合成的模板，所以若PRP28基因缺失时，会无法剪接pre-mRNA，影响到RNA转译成蛋白质的过程，造成细胞死亡。若酵母菌上的PRP28基因被删除，细胞还能够存活，代表PRP28搭配的「零件」有互补性的改变，让细胞可以不需要PRP28基因。
张典显研究团队发现，PRP28必须基因缺少后，生物系统应变补偿缺失的演化状态，让细胞没有死亡，只是生长的效率比较差而已，而本文的第一作者张尚麟博士更进一步探讨，这种长得比较差的酵母菌要怎么回复原本的生长状态？
逆转必死无疑的演化奥秘
研究团队模拟达尔文所提出的天择说，利用酵母菌做了一个缩时演化实境秀，让失去PRP28必须基因的酵母菌，进行300个世代的演化，在人类中300世代需要2500~3000年左右，但在酵母菌的世界中，只要半年就可以达到。(正常的酵母菌约18.5天就可以达到300次的演化世代，但缺少PRP28基因的比较久。)
在生物体中，DNA会先把遗传讯息经过PRP28基因剪接变成mRNA，再转成蛋白质。研究团队深入研究，缺失PRP28基因的酵母菌中RNA剪接变慢，所以演化进行得比较缓慢，就像汽车的后轮卡住了，所以车子会运行得比较慢，如果可以把汽车前轮也调慢，车子的整体运行就会再次变得顺畅。那么把汽车前轮调慢的方式就是降低上游转录(Transcription)的效率，让转录和RNA剪接的效率再步同化。
血癌治疗的新策略
目前确定是RNA剪接损坏所造成的疾病，有骨髓异常增生症候群(Myelodysplastic syndromes,MDS)，是一种因骨髓中未成熟血球不正常增生导致的癌症，且这些肿瘤细胞并不会转为成熟血球细胞；还有急性骨髓性白血病(Acute myeloid leukemia,AML)是骨髓的正常造血细胞被白血病细胞所取代，抑制正常细胞的生长，因而导致造血功能的丧失。
针对这些血癌的疾病治疗，FDA已经刚通过直接修复RNA剪接问题的药物，而研究团队的概念是，如果可以利用RNA剪接的效率再步同化上游的新概念，或许可以提升治愈的效率。
