调节基因表达的新分子

热那亚(意大利)/格勒诺布尔(法国)——2024 年 7 月 2 日——细胞的正常运作在很大程度上依赖于精细控制基因表达的能力，这是一个复杂的过程，DNA 中包含的信息被复制到 RNA 中，最终产生细胞中的所有蛋白质和大多数调节分子。如果可以将 DNA 想象成一本密集的技术手册，那么基因表达就是细胞从中提取有用信息的方法。

热那亚意大利理工学院 (IIT)和格勒诺布尔欧洲分子生物学实验室 (EMBL)的研究人员揭示了如何使用小分子来调节这一过程。这项研究为未来发现直接作用于改变基因表达过程的基因突变或修饰的潜在药物奠定了基础，从而针对肿瘤或遗传疾病的发病。

这篇研究论文发表在《自然通讯》上，由热那亚伊利诺伊理工学院分子建模与药物发现实验室首席研究员兼计算副主任 Marco De Vivo 和格勒诺布尔欧洲分子生物学实验室组长 Marco Marcia 负责协调。该成果整合了 EMBL 和结构生物学伙伴关系在生物化学、生物物理学和结构生物学方面的专业知识，并使用 EMBL 和欧洲辐射同步加速器(ESRF)联合运营的自动化 MASSIF-1 光束线来提供该过程的 X 射线照片。再加上伊利诺伊理工学院在计算模拟方面的专业知识，可以研究所涉及分子的物理化学相互作用。

这项研究的重点是剪接——基因表达过程中的关键控制水平之一。顾名思义，剪接是细胞中的分子机器“剪切和粘贴”特定 RNA 序列以创建功能版本的过程。这些“成熟”的 RNA 版本随后在细胞中发挥各种功能，包括充当一组指令来产生蛋白质，或直接作为各种细胞过程的调节器。

“研究 RNA 剪接过程非常复杂，因为其中涉及化学反应和分子因素，例如 RNA、蛋白质、离子和水分子。借助现代分子模拟技术，我们详细了解了发生的情况以及如何干预以调节剪接。我们的研究已经使我们能够合成新的类药物分子，这些分子能够以一种新的、特定的、高效的方式调节剪接，”Marco De Vivo 评论道。

事实上，在 EMBL 的技术和知识转移部门 EMBLEM 和 IIT 专利局的支持下，IIT 和 EMBL 的研究人员最近还提交了一项专利，该专利描述了充当剪接调节剂的新型化合物。未来，通过进一步改进这些化合物，可能可以调节与缺陷或突变基因相关的特定蛋白质的产生。

“在近原子水平上可视化剪接调制令人叹为观止。它使我们能够控制生命中最基本的反应之一。未来，我们将巩固我们的生物实验研究与合作者的化学和计算研究的成功结合，旨在实现一个雄心勃勃的目标：开发新药，例如抗菌药和抗肿瘤药，”Marco Marcia 说。

该研究也是 IIT RNA 旗舰计划的一部分，致力于开发和应用基于 RNA 的新技术。