3年前，生命科學領域的頂尖學術期刊《細胞》發(fā)表的一篇論文引爆大量關注，成為2021年度《細胞》關注度最高的論文之一。在這篇文章中，斯坦福大學知名化學生物學家Carolyn Bertozzi教授領銜的研究團隊首次發(fā)現，在多種細胞的表面，廣泛分布著一類過去無人知曉的新型生物分子——糖RNA（glycoRNA）。
糖RNA指的是糖基化的RNA分子，以一小段核糖核酸（RNA）為支架，上面連著聚糖（glycan）。這一發(fā)現堪稱顛覆教科書。一方面是因為，在長期以來的認知中，糖基化修飾基本只會發(fā)生在各種脂質和蛋白質分子上，形成糖脂和糖蛋白，很少有人會想到RNA分子也會被糖基化。另一方面，像RNA這樣的核酸分子，過去被認為只在細胞內部發(fā)揮作用，新的發(fā)現表明細胞表面生物學要比以前想象的更為復雜。
▲學術經緯相關閱讀：“重磅炸彈”改寫教科書！斯坦福科學家揭示一種全新類型的生物分子廣泛存在
不過，和很多顛覆認知的新事物一樣，糖RNA分子的發(fā)現也遭到了質疑。比如有人懷疑這些結果是否是污染或其他人工制品造成的。時隔三年，《細胞》論文的第一作者和共同通訊作者Ryan Flynn博士在哈佛大學建立了自己的課題組，并帶領團隊再次在《細胞》發(fā)表論文，帶來了糖RNA領域的新進展。在此次研究中，作者為糖RNA分子的存在提供了確鑿的直接證據，還為進一步揭示這類分子在細胞相互作用與免疫系統(tǒng)中的功能帶來了新工具。
論文介紹，新研究首先開發(fā)了一種化學工具，利用高碘酸鹽氧化和醛連接（rPAL）標記和檢測天然唾液酸糖RNA，并將其與非常靈敏的質譜采集模式技術SWATH-MS相結合，分析細胞中RNA堿基上發(fā)生的糖基化修飾，從而提供了直接證據表明RNA和聚糖之間的化學聯系。根據研究者的鑒定，tRNA上的堿基尿嘧啶（U）經修飾后的acp3U是最終連接N-聚糖的位點。而產生tRNA-acp3U的過程離不開一種名為DTWD2的酶的活性。這些發(fā)現為未知的糖RNA產生途徑提供了新的拼圖。
除了對新分子的鑒定外，研究團隊指出，新工具更重要的意義在于為研究糖RNA分子在細胞表面發(fā)揮什么樣的生物學功能開辟了可能。根據研究人員的推斷，糖RNA可能是免疫系統(tǒng)識別和響應細胞的關鍵組成部分，或許對檢測病原體到自身免疫反應都有影響。研究作者相信，隨著科學界開始探索這一全新領域，這項新發(fā)現可能會為治療自身免疫疾病等影響人類健康的問題帶來新策略。值得一提的是，基于Flynn博士與其同事的工作，目前相關領域的教科書，如《糖生物學要點》的最新版已經將糖RNA列入有待回答的“重大基本問題”。
[1] Yixuan Xie et al., (2024) The modified RNA base acp3U is an attachment site for N-glycans in glycoRNA. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.044[2] Ryan Flynn et al., (2021) Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.023[3] Unveiling GlycoRNA: New Study Proves They Do Exist. Retrieved Aug. 22, 2024 from https://hscrb.harvard.edu/news/unveiling-glycorna-flynn/
