核糖体RNA与神经系统基因共享独特的基序

核糖体 RNA (rRNA) 是一种分子，也是核糖体（细胞的蛋白质制造机制）的关键组成部分。rRNA 占细胞中 RNA 的大部分，对生命至关重要。

托马斯·杰斐逊大学研究员Isidore Rigoutsos说：它本质上是我们拥有的最重要的分子之一。但近七十年来，我们一直认为rRNA只与核糖体有关。

现在，Rigoutsos 博士实验室的一项新研究表明，几种生物体的 rRNA 序列包含特殊的模式，这些模式是每种生物体独有的，主要与神经系统基因共享。在人类中，这些模式存在于已知与脑部疾病相关的基因中，包括自闭症、注意力缺陷多动障碍 (ADHD)、躁郁症和精神分裂症。

基因序列，无论是DNA还是RNA，都是由称为核苷酸的基本单元组成的。有些RNA会被用作模板来构建蛋白质，而有些则不会。由于这些基因序列的组成决定了细胞的功能，研究人员长期以来一直在其中寻找模式以发现线索。里格索斯博士将识别这些模式比作识别一种未知语言的词汇。

“如果你把每个rRNA序列看作一个‘句子’，那么核苷酸就是组成这个句子的字母，”里格索斯博士说。“如果你能找到一个‘基序’，即一个频繁重复的核苷酸组合，那么就可以合理地假设你找到了一个单词，但你还不知道这个词的含义及其在句子中的用途。”

Rigoutsos博士及其团队分析了新发布的人类完整基因组序列，发现rRNA序列中存在一些“基序”，这些基序在神经系统基因中重复出现的频率最高。包含这些基序的基因中，自闭症、多动症、精神分裂症和躁郁症的风险基因数量远超人们的预期。此外，这些基序在人类基因组中的多个拷贝与此前通过全基因组关联研究发现的脑部疾病风险变异存在重叠。

“我们很高兴发现了这些逻辑联系。但我们想知道，我们所观察到的现象是否仅限于人类基因组，”里格索斯博士说道。因此，研究人员对小鼠、果蝇和线虫的基因组进行了同样的分析。研究小组在这些生物体的rRNA中发现了类似的基序。虽然不同生物体的实际基序序列有所不同，但这些基序在生物体的每个神经系统基因中重复出现的频率最高，就像在人类中一样。

“rRNA 是经过精心设计、优化的序列，我们突然在意想不到的地方发现了它们的片段，”里格索斯博士说。“在数亿年的进化过程中，看到相同的结构在不同的基因组中重复出现，真是令人惊叹。”

目前尚不清楚这些rRNA序列如何影响这些疾病。然而，里格索斯博士表示，研究结果表明，扩大研究范围至关重要。“例如，在自闭症领域，大部分研究都集中在研究编码蛋白质的风险基因的功能，”他说。“我们的分析表明，另一个干扰源可能是这些基因受rRNA等非蛋白质编码遗传物质调控的方式。” 

此外，由于这些基序具有生物体特异性，这种调控的某些方面可能也只存在于人类身上，因此我们通过动物模型的理解可能有限。“我们希望我们的发现能为研究这些脑部疾病背后的分子过程提供一个全新的视角。”

研究结果还可以解释为什么精神分裂症、躁郁症、注意力缺陷多动障碍和自闭症经常同时发病——它们可能通过这项研究发现的轴线联系在一起，该轴线连接了基因组结构、rRNA 和这些疾病的许多风险基因。

这项工作得到了托马斯杰斐逊大学的支持。