[科普中国]-靠自己“逆天改命”？鱿鱼都可以自己改基因啦

遗传基因 （DNA） 编码了机体的一切。

在人类的生殖过程中，子代会从父母那里各继承一半的遗传基因。这些遗传基因编码决定了从发色到器官功能的各项性质。 我们与基因是紧密联系在一起的 。

人们曾经认为，在整个动物王国中，一旦基因 （DNA） 离开细胞核，就无法对转录自DNA的遗传信息 （mRNA） 进行进一步的编辑。

然而，鱿鱼告诉我们：例外总是有的。

2020年3月发表在《核酸研究》上的研究结果表明，鱿鱼有能力修改它们神经细胞中离开细胞核的mRNA，这种惊人的能力使得鱿鱼能够 在特定的位置产生需要的蛋白质 ，这在其他动物身上从未观察到。

（神经元的示意图。科学家之前认为所有mRNA编辑都发生在细胞核的位置。这篇研究发现，在鱿鱼的轴突部位也能局部编辑mRNA | 参考文献 [1]）

鱿鱼的神经细胞由 胞体 、 树突 和 轴突 几个部分组成。这篇研究选用的成年雄性 长鳍近海鱿鱼 （ Doryteuthis pealeii ） 拥有异于常“鱼”的 巨型轴突 ，比一般哺乳动物的轴突大近乎1000倍。可以想象，在如此庞大的神经细胞内，各种蛋白质和分子要想协调合作，难度不亚于管理一个幅员辽阔的国家。

只不过在这片国土上，作为国王发号施令的是神经细胞的 细胞核 。细胞核会收到来自辽阔疆土内的各种信息，并决策如何针对不同地区，下达不同的政策。比如当“国王”接收到来自轴突的信息，要求增加蛋白质来应对突发状况时，“国王”就会决定让哪位“外派大臣”mRNA去往当地， 这将决定mRNA会被翻译合成什么蛋白质，并最终如何解决轴突的紧急情况 。

但是鱿鱼神经细胞的“国王”也面临一个困境：那就是国家太大了，尤其是这片国土上的“轴突”部位，距离远，面积也大，就算神经细胞内信息传递很快，“国王”也 难以保证从“轴突”那里来的信息具有时效性 ，或许当“外派大臣”mRNA好不容易到了当地，很可能会发现问题已经解决了。

（鱿鱼解剖示意图，显示了“巨型轴突”的位置 | 参考文献[1]）

于是，一个类似“边疆大臣”般拥有自主决策权的角色应运而生，那就是 RNA编辑酶ADAR2 （adenosine deaminase that acts on RNA，作用于RNA的腺苷脱氨酶） 。

研究者发现这位“边疆大臣”ADAR2出现于细胞核外，可以在远离中枢的轴突上， 根据局部情况对遗传信息mRNA进行修改，产生适宜当地的蛋白质 。有了ADAR2，在边远地区的轴突要如何修改mRNA就不需要一级一级地去跟“国王”请示了。

更特殊的是，在鱿鱼的轴突上，研究者发现了成千上万个ADAR2编辑位点，占所有位点的70％以上，比中枢的细胞体编辑范围更广，可以说 鱿鱼的神经细胞自治程度相当高 。

没想到，当人类还在探索基因疗法的时候，鱿鱼已经能通过改变自己的基因，定制自己需要的蛋白质啦。

如果有一天可以定制蛋白质，你最想定制哪款？

比如，消灭脂肪的那款？（误）

作者名片

作者：媛子

编辑：范可鑫 悲催的铊宝宝

排版：雷颖

题图来源：图虫创意

参考文献：

[1] Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.

[2] Vallecillo-Viejo IC, Liscovitch-Brauer N, Diaz Quiroz JF, Montiel-Gonzalez MF, Nemes SE, Rangan KJ, Levinson SR, Eisenberg E, Rosenthal JJC. Spatially regulated editing of genetic information within a neuron. Nucleic Acids Res. 2020 Mar 23. pii: gkaa172. doi: 10.1093/nar/gkaa172.