迄今为止，RNA和蛋白质被认为在细胞过程中仅发生短暂的相互作用。德国马尔堡马克斯普朗克陆地微生物研究所的研究人员发现事实并非如此。在其发育周期中，细菌病毒将特定的RNA“粘合”到宿主蛋白质上。正如作者在《自然》杂志上发表的文章中所描述的，“RNA化”可以为噬菌体治疗或药物开发开辟新途径。

著名生物学家莱纳斯·鲍林写道：“生命是分子之间的关系。”蛋白质和RNA(核糖核酸)之间的相互作用影响遗传信息的翻译、修复和细胞构建模块的运输。这些相互作用是基于特定RNA结构或序列的RNA和RNA结合蛋白之间的短暂接触。

现在，德国马尔堡马克斯·普朗克研究所的一组研究人员发现，蛋白质和RNA也可以通过所谓的共价键紧密结合在一起。

噬菌体是“快速杀手”

KatharinaHöfer博士领导的研究小组在最新一期《自然》杂志上发表的研究中，研究了细菌和细菌病毒(噬菌体)系统。后者攻击非常特定的细菌，例如感染大肠杆菌的T4噬菌体。T4是一种“快速杀手”：感染开始后20至30分钟，细菌细胞就会被破坏。这比抗生素起效更快。随着抗生素耐药性的上升，噬菌体疗法正在被探索作为治疗细菌感染的潜在替代方案。

为了感染细菌，噬菌体T4进化出了令人着迷的策略。入侵后，它使用三种不同的ADP-核糖基转移酶(ART)作为生物催化剂。通过将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的一部分附着到蛋白质上，这些ART可以修饰30多种宿主蛋白​​质。这使得噬菌体能够重新编程并杀死细菌。

NAD-RNA连接RNA和噬菌体研究

KatharinaHöfer研究RNA的功能已有一段时间了。她对NAD-RNA特别感兴趣，NAD-RNA是带有NAD附件的RNA。八年前，她和海德堡大学的同事发现这种类型的RNA存在于细菌中。从那时起，NAD加帽的RNA在不同的生物体中以多种不同的形式和大小被发现，但它们的生物学意义仍不清楚。

KatharinaHöfer想知道T4噬菌体使用的ADP-核糖基转移酶是否不仅可以将NAD附着到蛋白质上，还可以将NAD-RNA附着到蛋白质上。为了回答这个问题，研究人员必须自己开发许多方法。

但后来情况变得很清楚：T4噬菌体的ARTModB不仅接受NAD，还接受NAD-RNA作为底物——无论是在试管中还是在体内的生命系统中。研究人员将这种新颖的反应(整个RNA与蛋白质的结合)称为RNA化。这是天然RNA-蛋白质相互作用的全新概念。

RNA化可能是控制细胞资源的机制

但为什么T4噬菌体要使用RNA化呢?显然，这个过程对于有效的噬菌体感染至关重要，因为缺乏ModB的T4噬菌体突变体杀死细菌的速度要慢得多。

研究小组证明，在活细胞中，ModB特异性地将不同的RNA与参与翻译的细菌蛋白结合。

该研究的第一作者MaikWolfram-Schauerte表示：“RNA化可能是噬菌体策略的一部分。细菌RNA与核糖体的附着可能会阻止细菌蛋白质的翻译，从而使噬菌体能够调节自身蛋白质的生物合成。””。

RNA化作为合成生物学的潜在新工具

为了研究RNA化的分子机制，KatharinaHöfer开始与海德堡大学和哥廷根马克斯普朗克多学科科学研究所的研究人员合作。

KatharinaHöfer解释说：“我们的结果不仅扩展了噬菌体发育周期的先前图景。它们指出了NAD修饰RNA的全新生物学作用，即激活RNA以酶促转移到蛋白质。这也开辟了NAD修饰RNA的全新生物学作用，即激活RNA以酶促转移到蛋白质。新的研究途径。”

例如，RNA化可能成为未来合成生物学的工具。作为一种“分子胶”，它可用于形成特定的RNA-蛋白质缀合物，以利用蛋白质和核酸组合的特性。

但是，仍有许多悬而未决的问题。“一些ART接受NAD-RNA，而另一些则不接受——这提出了确切机制的问题，”KatharinaHöfer解释道。“困难在于修饰相当大且复杂。在试管中，RNA化相对容易检测，但在体内，靶蛋白和RNA的多样性使得研究具有挑战性。为了阐明RNA化的功能，我们需要开发新方法来研究生命系统中的具体问题。”

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