研究人員發(fā)現(xiàn)章魚(octopus)在冰冷的水中存活的原因不是由于基因DNA上的差異,，而是由于RNA編輯(RNA editing)上的差異造成的,。來自位于圣胡安的波多黎各大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)校區(qū)的分子神經(jīng)生理學(xué)家Joshua Rosenthal和他的研究生Sandra Garrett領(lǐng)導(dǎo)了該項新研究，研究結(jié)果于2012年1月5日在線發(fā)表在《科學(xué)》期刊上,。
當(dāng)在低溫條件下,，產(chǎn)生神經(jīng)信號的某些蛋白的功能受到削弱。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時,，蛋白通道打開或者關(guān)閉以便允許鉀離子進(jìn)來或出去,。低溫能夠延遲這些通道的關(guān)閉，從而阻止神經(jīng)元激活,。
Rosenthal和Garrett認(rèn)為章魚要在北冰洋和南極海冰冷的水域中存活,，它們應(yīng)當(dāng)在DNA序列上產(chǎn)生變化。為了驗證這一理論,，研究人員比較了來自南極海冰冷水域的章魚物種和來自波多黎各珊瑚礁溫暖水域的章魚物種,。當(dāng)他們研究它們的鉀離子通道基因時，他們發(fā)現(xiàn)該基因的DNA序列幾乎完全一致,。
他們?nèi)缓螳@得這些基因,，并將它們插入到青蛙卵細(xì)胞中以便測量每個通道的電活性。他們再次發(fā)現(xiàn)這兩種章魚物種以相同的方式發(fā)揮作用,。但是如果來自冰冷水域的章魚與來自溫暖水域的章魚以同樣的速度發(fā)生神經(jīng)刺激,，該通道關(guān)閉速度要慢60倍，如此這種章魚如何存活呢,？
他們意識到RNA編輯必須發(fā)揮作用,。在RNA編輯中，細(xì)胞合成特定DNA序列的RNA版本,，同時伴隨著改變的核酸序列,，這樣將會改變氨基酸從而改變蛋白功能。當(dāng)研究人員在研究RNA編輯時,，他們發(fā)現(xiàn)南極水域的章魚物種在9個不同的位點編輯它的RNA,，從而改變鉀離子通道的氨基酸序列。在這當(dāng)中，有一個已知為I321V的位點對于章魚在冰冷環(huán)境下存活是非常重要的,，因為它改變鉀離子通道的關(guān)閉速度50%以上,。章魚棲息地越冷，他們更可能在這個位點發(fā)現(xiàn)這種編輯,。
這篇研究顯示RNA編輯在有機(jī)體環(huán)境適應(yīng)上能夠起著很大作用,。(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1126/science.1212795
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RNA Editing Underlies Temperature Adaptation in K+ Channels from Polar Octopuses
Sandra Garrett, Joshua J.C. Rosenthal
To operate in the extreme cold, ion channels from psychrophiles must have evolved structural changes to compensate for their thermal environment. A reasonable assumption would be that the underlying adaptations lie within the encoding genes. Here, we show that delayed rectifier K+ channel genes from an Antarctic and a tropical octopus encode channels that differ at only four positions and display very similar behavior when expressed in Xenopus oocytes. However, the transcribed mRNAs are extensively edited, creating functional diversity. One editing site, which recodes an isoleucine to a valine in the channel's pore, greatly accelerates gating kinetics by destabilizing the open state. This site is extensively edited in both Antarctic and Arctic species, but mostly unedited in tropical species. Thus, A-to-I RNA editing can respond to the physical environment.
