上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
真核生物基因组会发生广泛的转录，产生多种多样的细胞 RNA，包括编码蛋白质的mRNA和非编码 RNA（ncRNA）。非编码 RNA 通过与染色质相互作用，在调控转录程序方面具有明确作用。相比之下，编码蛋白质的 mRNA 长期以来一直被视作仅传递遗传信息的中介分子，负责将 DNA 序列传递给功能性蛋白质。
然而，mRNA 是否具有独立于其编码的蛋白质产物的内在调控功能，目前仍不明确。
2026 年 10 月 15 日，清华大学戚益军教授团队（博士后韩露、袁宇翔为论文共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Regulation of target gene expression by chromatin-associated protein-coding transcripts in plants 的研究论文。
该研究首次揭示了 mRNA 可通过结合染色质，以不依赖自身编码蛋白质的全新方式调控靶基因转录。这一发现揭示了编码蛋白质的 mRNA 内在的调控活性，挑战了 mRNA 功能的传统定义，并打破了在基因组进化背景下编码 RNA 与非编码 RNA 之间的功能界限。
编码蛋白质的 mRNA 通常被视为介导 DNA 到蛋白质信息流动的中间体，其在蛋白质编码之外的非编码调控潜力，长期被低估。
对模式植物拟南芥全基因组 RNA-染色质相互作用的分析发现，大量编码蛋白质的 mRNA 会结合到其自身转录单元之外的远端基因组位点。这种广泛的跨位点染色质关联提示，编码蛋白质的 mRNA 可能类似于非编码 RNA，通过调控靶基因表达发挥作用。因此，研究团队系统地鉴定了与染色质结合的编码蛋白质的 mRNA，解析了其靶向染色质的分子机制，并阐明了它们在基因调控和植物发育控制中独立于其蛋白质编码功能的作用。
研究团队系统性鉴定了 686 个在拟南芥中介导跨位点染色质相互作用的编码蛋白质的 mRNA，并对其中两个代表性 mRNA——BT2 和 GSL8 进行了功能解析，揭示了其与蛋白质产物无关的强效调控功能。富集于染色质的 BT2 mRNA 在 CEP2 和 MRF4 位点形成特异性的 RNA-DNA 三链结构，促进抑制性组蛋白修饰 H3K9me2 和 H3K27me3 的沉积，从而抑制靶基因转录，调控主根伸长和花期转变。与此同时，GSL8 mRNA 通过一种不依赖三链结构的机制，抑制包括 MAT3 在内的一系列靶基因。来自互补实验、无义突变分析以及等位特异性表达分析的多项遗传证据证实，BT2 和 GSL8 的转录调控活性完全独立于其相应蛋白质的功能。
编码蛋白质的 mRNA 对靶基因表达的调控
总的来说，该研究建立了一种新范式，表明了编码蛋白质的 mRNA 能够独立于其所编码的蛋白质，执行内在的、非经典的表观遗传和转录调控功能。该研究还揭示了 mRNA 介导染色质调控的两种不同分子机制，证明了 mRNA 除了经典的蛋白质编码功能外还具有多样的生物学功能。这些发现打破了长期以来编码 RNA 与非编码 RNA 之间的功能界限，重新定义了 mRNA 活性的经典概念，并推动了对调控真核生物基因表达的多层次表观遗传网络机制的理解。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz4903
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