21日，德國哈勒-威登堡馬丁路德大學(Martin Luther University Halle-Wittenberg, MLU)和馬克思·普朗克生物化學研究所(Max Planck Institute of Biochemistry)團隊共同發表最新研究，找出讓mRNA成熟生化反應能夠精準運作的關鍵配方。這項成果發表於《Genes & Development》。
 
此研究是由MLU生化學教授Elmar Wahle和MPI結構生物學家Elena Conti共同領導。Wahle表示，mRNA不只是決定了其對應蛋白質的結構，也決定了它自身的產量，因此精確地控制mRNA的結構相當重要。
 
研究團隊表示，這個過程影響著真核生物體內的每個細胞和每個mRNA分子，可說是非常普遍。雖然科學家已經掌握了從DNA轉錄成前驅RNA的過程，但從前驅RNA轉變為成熟RNA的過程，所知仍然有限。
 
研究團隊表示，從前驅RNA轉變為成熟RNA共有兩個關鍵步驟：首先，前驅RNA的鏈狀結構上有個專一性位點，它會先被切割、形成一致的產物；接著，一條稱作多聚腺苷酸尾(poly(A) tail)的長分子鏈，會接在其中一端的尾部，這個過程確保了mRNA在細胞內不會被直接降解，能夠在後續過程合成出蛋白質。
 
為了重塑細胞內mRNA的生產過程，MLU研究團隊首先在實驗環境中，從80個可能的蛋白質候選中經過各種測試分析，挑出正確的蛋白質來和前驅RNA以正確的比例混合，好讓正確的反應發生，接著再由MPI研究團隊利用低溫電子顯微鏡，非常仔細地觀察整個過程。
 
研究團隊表示，雖然細胞內的自然過程可能更加複雜，但他們基本上複製了正常細胞中的環境條件，並找出一張讓反應發生的「最短清單」，包含了16種蛋白質，共同參與了最終產生成熟的mRNA的過程，包括14種必不可少的多肽(polypeptides)和2種蛋白質對RNA加工有刺激作用。
 
此外，他們也發現切割因子I (cleavage factor I)會刺激位點切割、但並非必要；RBBP6是必要，它會和內切酶CPSF73接觸並將其活化；RNA聚合酶II (RNA polymerase II)可有可無；三磷酸腺苷(ATP)會透過和切割因子II次單元結合，支持RNA切割。
 
研究團隊也補充說明，輝瑞(Pfizer)/BioNTech和莫德納(Moderna)產製mRNA疫苗使用的製程更為簡化，相較於人類細胞，他們只使用了非常簡單的酵素組合，因此避開了從前驅RNA到成熟mRNA的複雜轉換過程。
 
參考資料：
https://www.news-medical.net/news/20220221/Researchers-unravel-essential-final-steps-in-the-production-of-mRNA.aspx
原始研究：
http://genesdev.cshlp.org/content/early/2022/02/16/gad.349217.121
(編譯 / 吳培安)