密歇根大学摩根·舍伯恩 信用:CC0公共领域 在你的细胞深处，脱氧核糖核酸提供了产生蛋白质的指令，蛋白质是生长和维持你身体的基本分子
核糖核酸是将这些指令从脱氧核糖核酸传递到核糖体的中间核酸，核糖体是细胞内产生蛋白质的地方
但是在人类和植物中，只有一小部分的脱氧核糖核酸产生执行蛋白质构建指令的核糖核酸
在人类中，几乎98%的基因组不编码蛋白质
然而，它通常产生不产生蛋白质的核糖核酸，称为非编码核糖核酸
那么这部分基因组是做什么的呢？ 密歇根大学分子、细胞和发育生物学系教授安杰伊·维尔茨比奇说:“多年来，研究发现，超过80%的基因组可能参与转录，或产生非编码RNA。”
“所以难题是:所有这些非编码RNA都有功能吗？对什么东西重要吗？还是只是转录过程中的噪音或者检测方法的错误？” 现在，由维尔茨比奇领导的研究表明，在植物中，这种非编码RNA的一部分可能在保护基因组完整性方面发挥重要作用
这部分非编码核糖核酸是由转座子产生的，转座子是在脱氧核糖核酸中跳跃的流氓基因片段，它们随意插入并导致遗传多样性
维尔茨比奇说，有时这种多样性是有益的，有助于进化，但有时它会引发突变，从而导致疾病
转座子产生的非编码RNA被认为是通过确保转座子被永久关闭来保护基因组
但是转座子首先是怎么选择出来沉默的呢？在最近的一项研究中，研究小组发现证据表明，这种非编码RNA是在整个基因组中产生的，而不仅仅是在转座子上或转座子周围
他们的结果发表在《美国国家科学院院刊》上
“我们基本上是在提出一种新模式
我们的模型说整个基因组都被转录了，这种普遍的转录是有功能的，”维尔兹比奇说，他也是U-M核糖核酸生物医学中心的成员
“这种无处不在的非编码转录就像一个监视系统，在新转座子出现时捕捉它们并使其沉默
这种推测模型有望得到更详细的测试
" 这些结果包括两个部分
首先，研究人员必须确定在整个基因组中检测到的这种非编码RNA是真实的，而不仅仅是检测方法的错误
为此，研究人员专注于一种叫做核糖核酸聚合酶的酶
维尔茨比基说，核糖核酸聚合酶的作用是利用脱氧核糖核酸的序列作为模板产生核糖核酸
研究人员使用了一种叫做拟南芥的植物模型，它有一种专门用于沉默转座子的核糖核酸聚合酶
研究人员可以突变这种特殊的聚合酶，创造出不能产生一整类非编码RNA的植物
没有其他真核生物，包括人类，能够在变异的核糖核酸聚合酶下生存，这使得植物特别适合研究非编码核糖核酸的作用
聚合酶突变后，研究人员将突变的植物与野生型植物进行比较——野生型植物没有被改变
如果他们在野生型植物中检测到了核糖核酸，但在突变型植物中没有，他们就可以确认非编码核糖核酸是真实的
他们做到了
接下来，研究人员想了解这种非编码RNA的作用
他们希望发现非编码转录发生在转座子上，而不是转座子之外的任何地方
但是他们发现非编码转录几乎在基因组的每个地方都在发生
其中一名研究人员，雅行·祖基，当时是维尔茨比基实验室的博士后研究员，现在是东京大学的助理教授，通过使用高通量测序来寻找这种转录
这种测序方法产生了大量对应于非编码转录的数据
对这些结果的深入分析使该小组能够证明非编码转录存在于何处
他们发现证据表明，非编码RNA产生于几乎50%的植物基因组，而转座子只占基因组的10%-20%
通过将他们的数据与以前发表的结果进行比较，他们进一步发现了证据，证明这种非编码RNA是使被重新激活的转座子沉默所必需的
“那么当转座子是新的，或者它被激活的方式使细胞忘记了它以前被标记为外来物时，它怎么能被识别为外来物呢？维尔茨比基说
“有一个一直需要的共同因素，那就是我们正在研究的非编码核糖核酸
无论转座子插入基因的哪个位置，如果不存在非编码RNA，它都不能被关闭
尽管研究小组研究了拟南芥，类似的过程也可能发生在其他开花植物以及真菌和动物身上
在真菌和动物中，也发生了类似的过程，只是这两组没有专门的核糖核酸聚合酶
相反，他们使用同样的聚合酶进行类似的过程，这种聚合酶有助于蛋白质的生产
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