在一項新的研究中，來自中國科學院、同濟大學、清華大學、南京醫科大學和美國芝加哥大學的研究人員發現了一種以前不為人知的方式，使我們的基因表達成為現實。他們發現RNA本身可以調節DNA的轉錄方式，而不是遺傳指令從DNA到RNA再到蛋白的單向流動。這一發現對我們理解人類疾病和藥物設計具有重要意義。相關研究結果於2020年1月16日在線發表在Science期刊上，論文標題為“N6-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription”。論文通訊作者為中國科學院北京基因組研究所的韓大力(Dali Han)博士、同濟大學生命科學與技術學院的高亞威(Yawei Gao)博士和芝加哥大學的Chuan He博士。

        He說，“這似乎是我們並不知道的一種基礎途徑。無論何時發生，它都有望開辟全新的研究和探究方向。”

        人體是現存最複雜的結構之一。每次你在做撓鼻子之類的事情時，你所使用的結構設計比以往設計的任何火箭飛船或超級計算機都要複雜。我們花了幾個世紀的時間來破解它是如何發揮作用的，每次有人發現一種新的機製，就會有更多關於人類健康的奧秘變得有意義，新的治療方法也會出現。

        比如，在2011年，He發現了一種稱為可逆RNA甲基化的特定過程，從而開啟了一種新的研究途徑。這種可逆RNA甲基化過程在基因表達方式中起著至關重要的作用。

        我們許多人都記得在學校學習到的知識是：DNA先轉錄到RNA，隨後RNA產生在活細胞中發揮功能的蛋白。但是事實證明，它存在很多改進之處。

        這些研究人員發現，之前認為僅是將來自DNA的指令傳遞給蛋白的信使RNA(mRNA)分子實際上對蛋白產生發揮了它們自己的影響。這是通過一種稱為甲基化的可逆化學反應完成的。這項研究的關鍵突破是證實這種甲基化是可逆的。這不是一次性單向交易。它可以被擦除和逆轉。

        這一發現讓人們進入了RNA修飾研究時代。這種RNA修飾研究在最近幾年中得到了爆炸式發展。這就是基因表達受到如此重視的原因。它影響著一係列生物學過程，包括學習和記憶，晝夜節律，甚至幹細胞是分化為血細胞還是分化為神經元之類的基礎過程。

        這些研究人員還鑒定並描述了許多識別甲基化mRNA並影響靶mRNA穩定性和翻譯的“讀取(reader)”蛋白。但是，當他們以小鼠為研究對象理解其中的作用機製時，他們開始觀察到mRNA甲基化不能夠完全解釋他們觀察到的一切。這一點也在其他實驗中得到了反映。

        這些研究人員發現一組稱為染色體相關調控RNA(chromosome-associated regulatory RNA, carRNA)的RNA使用相同的RNA甲基化過程，但是它們並不編碼蛋白，也不直接參與蛋白表達。但是，它們控製著DNA本身如何存儲和轉錄。

        這對基礎生物學有重大影響。這直接影響基因轉錄，而且不僅僅是影響少數幾個基因的轉錄。它可以誘導染色質全局性變化，並影響這些研究人員研究的細胞係中6000個基因的轉錄。

        有幾家生物技術公司正在積極開發RNA甲基化的小分子抑製劑，但是，即使現在，科學家們成功開發了這樣的藥物，他們也沒有全麵了解發生了什麼。這項新的研究提供了巨大的機會來幫助指導疾病指征以測試抑製劑，並為藥物開發提供新的機會。

        這些研究人員認為這代表了一種觀念上的轉變。像這樣的障礙很難突破，但一旦你真地突破了，一切都從那裏開始。