科学家发现能直接调控细胞大小的非编码基因

新近发现的一种非编码RNA基因作为细胞尺寸的主控开关，为理解疾病与发育过程提供了全新视角。

长久以来，细胞为何能精准调控自身大小一直困扰着科学家。细胞尺寸的异常会导致严重疾病，但其背后的基因调控机制始终成谜。如今，研究团队宣布他们找到了这个关键开关。多伦多病童医院的研究团队首次在非编码基因组中发现了一个直接调控细胞尺寸的基因。

这项发现从根本上改变了科学家对生命基本生长过程的理解，同时挑战了非编码DNA（常被称为"垃圾DNA"）功能有限的传统观点。研究表明，一种名为CISTR-ACT的长链非编码RNA作为细胞尺寸的主调控因子，能影响多种组织中细胞的大小变化。

隐藏的基因控制器

与编码蛋白质的传统基因不同，CISTR-ACT属于非编码基因组——这部分约占人类DNA的98%，其功能长期以来未被充分认知。病童医院资深科学家菲利普·马斯博士指出："我们的研究表明，长链非编码RNA及基因组的非编码区域能够驱动包括细胞尺寸调控在内的重要生物过程。"他特别强调，团队"首次发现了直接影响细胞尺寸的长链非编码RNA"。

此前研究曾将CISTR-ACT与孟德尔病及软骨畸形相关联，但其在细胞生长调控中的作用尚属未知。为揭示其功能，研究人员结合CRISPR/Cas9、Cas13基因编辑工具与计算生物学方法展开研究。

结果显示，CISTR-ACT能在DNA和RNA双重层面发挥作用，调控涉及细胞生长、结构及细胞黏附（细胞间相互作用与连接方式）的相关基因。在临床前模型中，当研究人员减少或移除CISTR-ACT时，细胞体积明显增大——红细胞尺寸扩张，脑部结构也出现变化；而当增加CISTR-ACT时，细胞则相应缩小，证实了其对尺寸的直接调控作用。

磁铁般的调控机制

研究团队进一步揭示了CISTR-ACT的作用机理。这种RNA能引导FOSL2蛋白，帮助其结合并调控其他影响细胞生长的基因，这种作用在脑部和骨髓发育过程中尤为显著。研究第一作者卡特里娜·基里亚科普洛斯博士形象地解释道："CISTR-ACT和FOSL2调控细胞尺寸就像磁铁——移除'磁铁'时细胞膨胀，放回'磁铁'时细胞收缩。"

这种调控效应在多种细胞类型和物种中均得到验证。基里亚科普洛斯博士指出："最令人惊讶的是，我们在不同细胞类型和物种中都观察到了这种现象"，这暗示着该机制在生物进化中的保守性。

研究人员表示，这项发现为医学研究开辟了新路径。细胞尺寸在癌症、贫血及发育障碍等疾病中起着关键作用。马斯博士表示："了解CISTR-ACT在DNA和RNA双重层面的作用，意味着我们发现了调控细胞尺寸的多种途径。这为将这些发现转化为精准疗法指明了新方向。"

该研究汇聚了病童医院遗传学、脑成像及计算生物学等多学科团队，并获得了加拿大国家科研机构的资助。

研究成果已发表于《自然·通讯》期刊。

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