■本报见习记者 赵宇彤庞杂的人系统统内，细胞运动每时每刻都在停止：运输氧气、吞噬细菌、通报神经旌旗灯号……要想保障这些细胞各司其职、颠三倒四，离不开一位特别的“批示官”——非编码小RNA（核糖核酸）。非编码小RNA是一类不直接参加卵白质“转化”的RNA，包含miRNA、siRNA跟piRNA。此中，piRNA在植物生殖细胞发育跟天生进程中表演着弗成或缺的脚色。但是，临时以来，piRNA的功效跟机制却始终是个谜。西湖年夜先生命迷信学院、西湖试验室特聘研讨员申恩志团队结合该校特聘研讨员吴建平团队，胜利提醒了小鼠体内PIWI卵白（即MILI卵白）与piRNA合作切割目的RNA的全进程。相干研讨克日在线宣布于《天然》。论文审稿人给出高度评估：“这些成果说明了PIWI-piRNA复合物在靶向RNA切割中的分子机制，对懂得piRNA介导的基因组维护的分子基本作出了主要奉献。”奥秘的“螃蟹剪”“非编码小RNA存在强盛的调控功效，是比年来性命迷信范畴的研讨热门。”申恩志告知《中国迷信报》，piRNA就像人体里的卫士，专门在“无害”的RNA下去“一刀”，以保持生殖细胞基因组的稳固性跟完全性。此中，转座子就是piRNA的重要“朋友”。转座子又称转座元件或腾跃基因，带着属于本人的一段序列，在基因组中自立复制跟位移。这种随便的“腾跃”会招致基因组不稳固，从而诱发血友病、癌症等疾病，因此转座子一度被称作“渣滓基因”。只管转座子可能“假装”身份，混入畸形RNA中，但“聪慧”的piRNA能够经由过程将本身序列跟“无害”转座子序列停止对照，精准辨认“实在身份”。但是，要想击败“朋友”，piRNA还须要一位得力助手——附属Argonaute卵白的PIWI卵白。PIWI卵白像一只年夜螃蟹，挥动着两只“钳子”，与piRNA联合构成复合物PIWI-piRNA。在piRNA的“火眼金睛”下，轻松切割目的转座子RNA，确保生殖细胞畸形发育、遗传信息正确通报。不外，从分子机制的角度而言，PIWI-piRNA的“铰剪”怎样实现切割，一直是个未解之谜。申恩志团队以小鼠体内MILI卵白为研讨工具，对piRNA怎样调控靶向RNA这一基础迷信成绩开展了体系研讨。研讨职员发明，跟着piRNA与靶标转座子RNA的碱基互补配对增添，PIWI-piRNA复合物逐步伸开右侧“钳子”，婚配到必定水平时，“钳子”闭合，锁紧piRNA-靶标RNA双链。此时，“螃蟹头”的U型环起到帮助感化，将双链RNA牢固在准确的活性位点，带有核酸内切酶活性的左侧“钳子”对其停止精准切割。“在辨认目的RNA进程中，PIWI卵白阅历了开放、旁边、封闭3种过渡状况。”申恩志告知记者，他们初次片面论述了PIWI-piRNA复合物的静态轨迹变更，还发明了对RNA切割催化核心至关主要的新要害位点。解围的“后起之秀”与piRNA比拟，它的两个“兄弟”——非编码小RNA家属的miRNA跟siRNA名望年夜得多，分辨荣获2024年跟2006年诺贝尔心理学或医学奖。但是，在“兄弟”们的相干研讨井喷时，同为“明星家属”主要成员的piRNA的研讨之路却异样崎岖，其功效跟机制的研讨都在摸索中。2015年，刚从事博士后研讨的申恩志出于猎奇，将眼光投向非编码小RNA，特殊是piRNA，由此踏上非编码小RNA的摸索之旅。“PIWI卵白普遍存在于植物体的生殖细胞中，招致其功效跟分子机理的研讨极端艰苦，须要寻觅适合的试验系统、树立无效的试验方式平台，然而这个进程每每要阅历屡次实验，防止不了掉败跟渺茫。”申恩志说。2018年，申恩志应用形式植物奇丽隐杆线虫，研讨了PIWI卵白与piRNA旌旗灯号道路的分子机制，联合遗传跟分子生物学的方式，缓缓对非编码小RNA范畴有了必定意识。相干研讨宣布于《细胞》。这一阶段性的结果极年夜提振了申恩志的信念。2019年，申恩志参加西湖年夜先生命迷信学院，努力于研讨小RNA的生物学功效与感化机理。经由两年的一直摸索，他率领课题组在差别的试验系统跟试验前提下，屡次实验制备PIWI卵白。然而，试验系统的树立基础都是掉败的，要么纯度不敷，要么无奈分别局部核酸、装载piRNA序列，重复的实验跟掉败给申恩志团队浇了一盆盆冷水。直到2021年，工夫不负有心人，他们终于等来“荣幸之神”，胜利搭建起完全的试验研讨系统，为piRNA旌旗灯号通路的机制研讨奠基了基本。“不外在科研里，成绩永久是一个接一个。”申恩志说，比方，因为PIWI卵白的切割处于高速静态进程傍边，怎样揭开RNA被切割的奥秘面纱，成了摆在申恩志团队眼前的新困难。“咱们采取生物化学跟构造生物学的方式，结合性命迷信学院的吴建平团队，对该成绩停止了攻关。”申恩志说，经由过程对PIWI-piRNA二元复合物联合靶向RNA的静态构象剖析，终极胜利“追踪”PIWI卵白的三种状况——开放态、旁边态跟锁定态，初次刻画了PIWI-piRNA靶向调理RNA的静态轨迹。“不尝尝，怎样晓得做不成”申恩志没想到，这条piRNA研讨之路一走就是10年。“现在，咱们所发明的只是冰山一角。”回望10年摸索过程，申恩志非常感叹，“在2015年刚打仗piRNA时，良多庞杂的成绩都有待处理。但你不尝尝，怎样晓得做不成？”申恩志告知记者，刚打仗该范畴时，很多常识跟景象都只能从书籍上懂得，只管有了开端懂得，但书中也存在良多不断定的内容。“从科研角度看，必定要找到确实谜底。”只管内心没底，申恩志仍抱着“对迷信成绩就得寻根究底”的立场，英勇踏上科研摸索之旅。“庞杂性命是怎么呈现的、咱们该怎样懂得并医治疾病，非编码小RNA在这些方面存在主要感化。”申恩志说，但生物体十分庞杂，有多少十万以致上百万差别的RNA分子，它们婚配的详细机制什么样、在此进程中其余卵白能否施展感化都是未知数。怀着这些疑难，申恩志率领团队一步步探索，实验应用种种差别的学科方式，揭开piRNA的奥秘面纱。“咱们终极的目的是更好地舆解这种非编码小RNA的机制及其生物学功效，并实事实际利用。”申恩志说，RNA实质上是一种核酸，而近些年核酸药物的呈现让他们看到了转化利用的曙光。无论前路能否崎岖，申恩志一直深信，“不克不及他人说什么就是什么，必需本人实验，才干有最实在的领会”。相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08438-1