万里团队再登《自然》子刊,为破解细菌基因“开关”密码提供关键图谱

鄞响客户端 记者 蔡亚辉 通讯员 黄国涛 施冰洁2026-04-10 08:13

4月9日,记者从浙江万里学院获悉,该校生物与环境学院夏亦荠教授与张海磊博士团队在国际知名期刊《自然·通讯》发表研究成果。他们成功开发出一套高精度“追踪系统”,首次绘制出大肠杆菌中一类特殊RNA的高清图谱。这项研究为理解细菌如何通过RNA上的“帽子”来调控基因、应对环境变化,提供了关键的方法和技术支持。浙江万里学院是该论文的第一完成单位。之前,学校科研成果已经3次登上《科学》和《自然》系列顶级期刊。

图为文章登上nature子刊。

在生命科学里,所有生物都离不开“基因表达”这个过程。简单说,DNA就像一本“天书”,RNA则是抄录天书内容、传递给细胞执行指令的“信使”。过去科学家认为,细菌这类原核生物的RNA不像人类等真核生物那样,需要“戴帽子”。两者有本质区别。

但近年来的意外发现打破了这一认知:细菌里竟然也有类似真核生物的“5‘端帽子”,而这顶“帽子”其实是一种叫NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)的辅酶分子。NAD+原本是人体的“能量引擎”,负责代谢和修复细胞。当它出现在RNA上,RNA就不再只是信使,更像一个“智能开关”,帮助生命体快速应对环境变化。

图为pNAD-seq(上)和NAD-linkSeq(下)流程图。

虽然发现令人兴奋,但研究面临两大难题:一是看不清“帽子”究竟戴在RNA的哪个位置;二是短链RNA常常被漏掉,许多重要信息因此丢失。

为了看清这顶“帽子”,万里学院团队下了“绣花”功夫。他们发明了两套互补的“分子追踪器”:第一套叫pNAD-seq,通过巧妙的化学反应,像“捕虫网”一样精准捕获并定位戴有NAD帽子的RNA;第二套叫NAD-linkSeq,利用新一代测序平台,像“基因测序仪”一样完整读取这些RNA的全长序列。

图为保守序列与转录本长度特征。

两招并用,不仅能精确找到RNA的“帽子位置”,还能捕捉到过去容易丢失的短链RNA。这套方案也可以推广到真核生物的研究中。

有了高精度的追踪工具,团队终于揭开了这顶帽子的神秘面纱。他们绘制出了迄今最完整的大肠杆菌NAD加帽RNA图谱。这张“基因地图”不仅标出了哪些基因被戴上了NAD帽子,更重要的是,发现了加帽的规律:在转录起始位点附近,存在一段神秘的保守序列“RDAY”。数据显示,带有这个序列的“启动子”,往往会产生更高比例戴帽子的RNA。

这就像在茫茫基因序列中找到了一句“暗号”。掌握了它,科学家未来就有可能人为调控这些基因的“开”或“关”。

                                                                                                                                                                                                                                                                    编辑 卢霞