1971 년, 효모 세포를 검사하는 미생물 학자들은 바이러스로 판명 된 이상한 RNA 조각을 발견했습니다. 이“나르 나 바이러스”(“Naked RNA 바이러스”의 포트 만토)는 몇 가지 이상한 특성을 가졌다. 그들은 작았습니다 - 본질적으로 바이러스가 자체 사본을 만드는 데 도움이되는 효소를 암호화하는 단일 유전자. 더욱이, 에볼라 및 인플루엔자와 같은 다른 단일 가닥 RNA 바이러스와는 달리, 그들은 유전자 물질을 둘러싸고있는“캡시드”쉘이 없었으며, 노출되어 숙주 세포로 제한했다.
.무엇보다도 나르 나 바이러스는 뒤로 읽을 수 있습니다.
일반적으로, RNA에서 유전자를 포함하는 뉴클레오티드 염기의 서열은 아데닌, 시토신, 구아닌 및 우라실, 약식 A, C, G 및 U입니다. 리보솜이라고 불리는 단백질 메이킹 소기관은 한 위치에서 메시지를 디코딩하고 한 방향으로 읽을 때만 의미가 있습니다. 때때로, 게놈의 섹션은 상이한 단백질을 코딩하는 겹치는 서열을 가질 것이다. 그러나 Narnaviruses에서 전체 게놈은 겹치는 서열입니다. "역 보완 적"방향으로 읽을 수 있습니다. 즉, RNA는 Ambigram과 같습니다.
Columbia University의 시스템 생물 학자 인 Harris Wang은“정보가 어떻게 인코딩되는지에 대한 현재의 개념의 한계를 추진하는이 사례를 찾는 것은 항상 놀랍고 흥미 롭습니다.
Narnaviruses의 게놈이 실제로 반대 방향으로 말하는 것은 왜 게놈이 양방향으로 진행되는지, 퍼즐이었습니다. 이제 캘리포니아의 연구자들의 발견은 예상치 못한 답변을 지적합니다. 나르 나 바이러스의 앰그램마 특성은 자기 보존의 영리한 메커니즘 일 수 있으며, 바이러스 진화의 그림을 크게 확장하고 유전자 요법에 대한 새로운 접근법을 제안 할 수 있습니다.
영국의 오픈 대학교의 물리학자인 마이클 윌킨슨 (Michael Wilkinson)과 연구가 진행된 베이 지역의 생명 과학 연구소 (Chan Zuckerberg Biohub)의 물리학 자 마이클 윌킨슨 (Michael Wilkinson)은“이 앰적 바이러스에 대한 이야기는 다리를 가질 것이라고 생각한다.
RNA와 DNA가 정보를 전달하는 방식 때문에 광범위한 중첩 유전자 세트가 표준이 아닙니다. 그들은 단백질 제작 지침을 일련의“코돈”-CGA와 같은 3 글자 단어로 철자합니다. 각 코돈은 세포에 아미노산 (단백질의 빌딩 블록)을 합성하거나 단백질 합성을 합성하도록 지시합니다.
문자가 코돈의 시작으로 해석되는 문자에 따라 RNA 가닥을 읽는 세 가지 방법이 있습니다. 그러나 일반적으로 하나의 "오픈 리딩 프레임"만 의미가 있습니다. 다른 두 사람은 잘못된 장소에서 코돈을 정지시켜 중단 된 유전자 단편을 말도 안되고 기능성 단백질을 형성 할 수 없게합니다.
.뒤로 기록 된 레코드와 마찬가지로 RNA 가닥의 역 보완은 일반적으로 의미가 없습니다. 역 보체는 RNA가 복제 될 때 형성되는 가닥이다. 이는 뉴클레오티드 염기가 숙주 세포에 떠있는 상보적인 뉴클레오티드와 짝을 이루는 과정이다. 각각 a는 u를 발견하고, 각 u는 a를, c의 쌍을 찾아 g ' 템플릿의 3 개의 읽기 프레임은 일반적으로 불가능하며 우발적 인 정지 코돈으로 흩어져 있습니다.
그러나 RNA 바이러스는 샌프란시스코 대학의 생화학 자이자 BioHub 조사관 중 한 명인 조셉 데리시 (Joseph Derisi)는“우리 우주에서 가장 빠르게 진화하고 가장 다양한 복제품 중 일부”라고 말했다. 바이러스는 때때로 여러 단백질을 동시에 인코딩하거나 일부 추가 조절 기능을 달성하는 중첩 된 뉴클레오티드 서열을 진화시킨다. 알려진 겹침의 대부분은 동일한 방향으로 나타나지만, 두 개의 오프셋 오픈 리딩 프레임, 드문 경우, 특히 HIV에서는 겹치는 프레임이 RNA의 역 보완에서 발생합니다.
Narnaviruses는 그 두 번째 범주에 적합하지만, 그들을 구별하는 것은 그들의 앰비 마틱 서열이 거의 전체 게놈을 포함하는지의 모호하게 길다는 것입니다. 옥스포드 대학의 바이러스 학자 데이비드 카린 (David Karlin)은“이전 사례를 물 밖으로 완전히 날려 버렸다”고 말했다. 이 기능은 1970 년대 이래로 연구자들이 알려지지 않은 이점을 가지고 있어야한다고 의심했습니다.
.작년에 온라인으로 게시 된 프리 프린트에서, 캠브리지 대학교의 바이러스 학자 인 앤드류 퍼스 (Andrew Firth)와 협력자들은 앰비 마틱 속성에 대한 다양한 평범한 설명을 테스트하고 모두 배제했습니다. Firth는“우리의 결론은 리버스 오픈 리딩 프레임이 기능적으로 중요하다는 것입니다. "우리는 여전히 이유를 모른다."
BioHub 팀은 과학 보고서 에서이 기능의 중요성에 대한 추가 증거를보고했습니다. 11 월. 첫째, 수십 개의 나르 나 바이러스 종 (모두 앰비 마틱이 아님) 사이의 유전 적 관계를 조사했을 때, 그들은 겹치는 서열이 진화 전체에 걸쳐 얻어지고 손실되었다는 것을 발견했다. 생물 물리학자인 Greg Huber는“이것은 실제로 적어도 두 번, 세 번 이상 진화 한 기능입니다.
연구원들은 앰그램마 나나 바이러스에서 반대되는 독서 프레임이 항상 정렬되었으며, 코돈 경계가 완벽하게 일치한다는 것을 관찰했다. 그들은 이러한 정렬이 정지 코돈이 전방 가닥에 의해 암호화 된 복제 효소를 망치지 않고 진화 과정에서 역 시퀀스에서 사라질 수 있음을 깨달았다. 즉, 순방향 시퀀스의 코돈이 정지와 역 보완을 떠날 때마다, 전진 코돈은 이론적으로 동일한 아미노산으로 해석되는 "동의어"코돈으로 대체되어 레퍼 크러스트없이 역 보완의 정지를 제거 할 수 있습니다.
.전방 및 리버스 판독 프레임이 비틀 거리면 작동하지 않습니다. Derisi는“이를 수행 할 수있는 방법은 실제로 하나 뿐이며 나르 나 바이러스는 그 솔루션을 사용합니다.”라고 Derisi는 말했습니다. "이것은 이것이 Evolution 측에서 무작위 부사가 아니라는 것을 암시합니다."
.연구원들은 다른 알려진 겹치는 유전자와 마찬가지로 ambigrammatic 서열이 바이러스의 코딩 효율을 최적화하는 수단이라고 의심했다. 역 서열은 알려진 단백질을 인코딩하는 것처럼 보이지 않지만 대신 복제를 담당하는 유전자를 조절하거나 단백질 생산을보다 효율적으로 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
.그러나 몇 달 전, BioHub 연구자 그룹이 놀라운 발견을했는데,“ '왜'에 대한 설명이 조금 다를 가능성을 지적한다”고 Wilkinson은 말했다.
연구자들은 나르 나 바이러스 RNA를 함유하는 것으로 알려진 분쇄 모기 샘플에서 발견 된 유전 물질을 분석하고 있었다. 예상 한 바와 같이, 많은 ambigrammatic narnavirus 게놈이 데이터에서 자랐습니다. 더 놀랍게도, 과학자들은 나나 바이러스 RNA를 함유하는 세포가 종종 두 번째, 짧은 미스터리 RNA 단편을 가졌다는 것을 발견했습니다. 모든 가능성에 대비하여,이 짧은 조각은 완전히 앰비 마틱했습니다. 새로운 사전 인쇄물에 설명 된 추가 연구는 짧은 조각이 원래 나나 바이러스 유전자와 진화론 적 역사를 공유했음을 밝혀 냈습니다. Huber는“이러한 결과는 나르나 바이러스가 무엇인지 의문을 제기합니다. "나나 바이러스는 단순히이 단일 RNA가 아니라 다소 더 성가신 구조 일 수 있습니다."
.바이오 허브 (BioHub)의 전염병 연구원이자 공동 저자 중 한 명인 에이미 크리스틀 러 (Amy Kistler)는 여러 부분이 앰비 마틱 속성이“바이러스에 대해 무언가를 반영 할 수 있다고 제안했다.
하나의 주요 가설은 RNA의 두 번째 조각이 RNA를 아미노산의 사슬로 번역하는 구조 인 리보솜에 영향을 미친다는 것입니다. RNA 가닥은 리보솜이 나르 나 바이러스 서열 모두에서 분리되는 것을 방지하는 단백질을 코딩 할 수있다. 리보솜이 RNA에서 벗어날 수 없다면 유전 물질을 덮을 때까지 축적됩니다.
이것은 본질적으로 Narnavirus를 위장하여 호스트 셀의 일부처럼 보이게 만들고 그것을 분해 할 수있는 세포 과정에서 위장합니다. 일반적으로 리보솜은 앞쪽 가닥을 따라 축적 될 것입니다. 바이러스 RNA의 복제 템플릿 인 역 보체는 코돈을 멈추고 리보솜이 부착 해야하는 번역 가능한 서열처럼 보이지 않기 때문입니다. 나나 바이러스의 리버스 보완이 리보솜 코트를 개발하려면 앰비 테마틱이어야합니다.
따라서 연구자들은 앰그라마틱 속성이 실제로 캡시드가없는 바이러스가 숙주 세포의 방어를 피하기 위해 진화 한 보호 메커니즘이라고 주장한다.
.윌킨슨은 바이러스가 실제로 숙주 셀의 기계를 쿠데니에 묶고 있다면,“결국 더 일반적으로 존재하는 것으로 밝혀 질 수있다”고 말했다. "이것은 새로운 종류의 바이러스에 대한 포인터 일 수 있습니다." 이 연구에 관여하지 않은 Karlin은 그 결과가“새로운 생물학 대륙”을 엿볼 수 있다는 데 동의합니다.
.위장 트릭은 확인되면 과학자들이 유전자 편집 툴킷을 확장하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 리보솜 덮개는 새로운 방식으로 유전자 발현을 인위적으로 조작하는 데 사용될 수 있습니다. 더 즉시, 연구원들은 이런 종류의 ambigrammatic 특징을 적용하여 특정 유전자 요법의 페이로드를 크게 증가시킬 수 있다고 말합니다.
.이 팀은 이제 Derisi Lab의 대학원생 인 Hanna Retallack이 이론을 살펴보고 추가 가설을 테스트하기 위해 추가 실험을 수행하고 있습니다. Wilkinson은“여기에는 근본적으로 아주 새로운 무언가가 있다는 것을 조심스럽게 낙관적으로 느낍니다.
