曾以為它們毫無價值，現如今才發現它們性命攸關

我們通常認為，DNA（脫氧核糖核酸）是遺傳學領域最具魅力的分子。來自DNA的遺傳信息定義了一個人的外貌、性格和健康，而遵循DNA指令產生的蛋白質行使了細胞中的大部分功能。而RNA（核糖核酸）卻常常被人忽視，即使偶爾提到RNA，它也僅僅被認為是DNA和蛋白質之間的信使，直到現在都仍是如此。

RNA是由一串被稱為核苷酸的遺傳字母組成的，它最為人熟知的功能是將我們DNA中的基因指令傳遞給核糖體——也就是細胞中製造蛋白質的機器。但是在過去十年左右的時間裡，研究人員已經意識到越來越多RNA可以做的事，它們甚至還可以控制許多事情。而且，他們還意識到RNA會影響人類的健康和疾病，然而這一切都與信使這一功能完全無關。

那些不傳遞DNA指令來合成蛋白質的RNA被稱為非編碼RNA，這種RNA的數量之多與種類之豐富為它們的重要性提供了一些線索。到目前為止，研究人員已經在人類基因組中收錄了25000多個帶有非編碼RNA指令的基因。這比數量估計在21000多個的編碼蛋白質的基因還要多。

如今，那些無法在DNA和核糖體之間充當信使的RNA不再被科學家視作為毫無價值的垃圾。他們開始認識到，這些之前被忽視的分子有著自己的功能。事實證明，從開啟和關閉基因，到調節最終的蛋白質產物，它們參與了基因活動的每一個步驟。在20年前，這些發現是不可想像的。

下面是其中5個非編碼RNA的例子，科學家認為它們參與了人類身體中的許多活動，這當中既有好的，也有壞的。

1. lncRNA - 癌症療法的剋星

有時候，研究人員無法理解一些抗癌藥物為什麼會失效。例如，化療藥物阿糖胞苷通常是醫生開給急性骨髓性白血病（AML）患者的第一藥物，但最終對於30%到50%的AML患者，這種藥物都會失效。

之前，研究人員一直試圖尋找蛋白質缺陷來解釋這種耐藥性，卻並沒有對這個問題形成完整的理解。直到最近，一些證據表明，耐藥性可能源於新發現的lncRNA（長鏈非編碼RNA）。在研究lncRNA對癌症的影響時，研究人員發現當提高白血病細胞中幾種lncRNA的產量時，這些細胞就會對阿糖胞苷產生抗藥性。他們還發現，如果AML患者體內有兩種lncRNA的含量高於正常水平，那麼他們會更快地經歷癌症複發。

2. microRNA - 腫瘤擴散的元兇

microRNA（微小核糖核酸）只包含20個出頭的鹼基，但這些看似微不足道的小東西在心臟病、關節炎和許多其他疾病中發揮著巨大作用。到目前為止，這種小分子最為確定的作用是促進癌症。

以胰腺癌這種致命的癌症為例，被確診患有胰腺癌的病人在5年之後的存活率只有8.5%。生物學家發現，一些microRNA會引發這種致命癌症最初的攻擊，並幫助腫瘤從胰腺擴散到其他器官。

microRNA是部分信使RNA（mRNA）的鏡像，它們可以與更大的mRNA配對，然後將其摧毀，或者至少阻止它們的指令被翻譯成蛋白質。一個microRNA或許會有數百個配對的目標，通過這種方式對許多不同的身體功能造成影響。

3. tRNA片段 - 病毒的幫凶

對於一些小孩和老年人而言，感染呼吸道合胞病毒（RSV）感覺就像是單純的感冒一樣。然而，每年都有許多5歲以下的兒童和65歲以上的老人生病因為這種病毒生病住院，甚至因此喪命。

研究人員在對感染這種病毒的細胞中的RNA進行測序後發現，與未感染RSV的細胞相比，感染了RSV的細胞中tRNA（轉移RNA）的含量更高。tRNA會讀取mRNA中的指令，並將合成蛋白質所需的氨基酸傳遞給核糖體。

在被感染的細胞中，研究人員發現了一些RNA片段，通常這些片段被認為是tRNA在完成任務後所剩餘的片段。但新發現的這些片段的長度大約為30個鹼基，它們是在當RSV病毒感染細胞時從tRNA上精確切割出來的。這些tRNA片段會以多種方式幫助病毒感染細胞，比如幫助病毒在細胞中進行自我複製。不僅如此，tRNA片段還可能促進人體對病毒的敏感性，從而使得更容易被感染。

4. SINE RNA - 防止病毒感染細胞

另一種RNA可能有助於防止某些病毒的感染，這種RNA與轉座子有關。轉座子是一類DNA序列，它能夠在基因組中從一個位置跳到另一個位置。我們通常認為轉座子是細胞中的寄生物，因為一些轉座子是古老病毒的遺留，因此細胞總會試圖將它們關閉。然而，儘管轉座子最開始可能是有害的，但一些轉座子事實上可能對我們很有用。

有一類被稱為SINE（短散在元件）的轉座子散佈於整個基因組中，在人體中最為普遍的一種SINE轉座子被稱為Alu家族，它們在人體中的數量超過一百萬個。在激活時，SINE轉座子會產生自己的RNA，這些SINE RNA不攜帶製造蛋白質的指令，而且它們自身並不能讓轉座子在基因組中跳躍。因此它們的功能曾是一個謎。直到後來，病毒學家發現，一些SINE RNA或許可以保護細胞免於病毒感染。

5. piRNA - 保護大腦的屏障

對死於阿爾茨海默症的患者的屍檢結果顯示，他們的大腦中堆積許多的tau蛋白。研究人員通過基因工程讓果蠅的神經細胞產生這種tau蛋白，結果發現，遭遇tau蛋白紊亂的果蠅會患上一種漸進性的神經疾病，這會導致運動問題並殺死神經，從而讓果蠅的壽命縮短。而其中的部分原因是，一組能阻止因轉座子在基因組中跳躍、干擾基因活動的守護基因組——piRNA，無法正常行使其功能。

細胞通常會通過阻止轉座子產生mRNA來防止其跳躍，因為mRNA攜帶著製造蛋白質的指令，而正是這些蛋白質最終讓轉座子得以四處跳躍。如果轉座子跨過細胞的防禦併產生了自己的mRNA，那麼piRNA將站出來與mRNA配對，摧毀這些mRNA。

當致病的tau蛋白在果蠅體內積聚時，一種反轉錄轉座子會產生比平常更多的RNA，同時果蠅體內的piRNA也會低於正常水平。研究人員在尋找解決方案時發現，通過基因方式促進果蠅體內piRNA的產生，或者給果蠅服用一種阻止轉座子跳躍的藥物會減少神經細胞的死亡。

編譯：烏鴉少年

參考來源：

https://www.sciencenews.org/article/rna-molecules-crucial-roles-human-health-dise ase

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