領先全球！中研院破解RNA「死亡時間」 盼助植物抗病、提高農產量
細胞裡的RNA（核糖核酸）降解機制不僅可調控動植物的基因表現量，也攸關於植物如何對抗病原菌入侵，藉此殺死病毒RNA。中央研究院農業生物科技研究中心副研究員陳荷明首次破解RNA的「死亡時間」，未來可應用於調控植物的抗病基因表現量，進一步研發具有抗病性且維持高產量的作物。陳荷明團隊從RNA降解片段裡，找到外顯子連接複合體存在的證據，此發現揭露出兩個重要意義，首先， 由於細胞會解碼RNA的核酸語言，經過一次次的轉譯作用來製造蛋白質。在細胞執行首次轉譯前，外顯子連接複合體仍附着在RNA上，在正常情況下，當RNA經過第一次轉譯後，此複合體即被移除；相反地，若細胞檢查發現RNA包含錯誤序列，宛如出現警示音，轉譯機器被按下「暫停鍵」，並促使細胞酵素將此片段降解。因此，當RNA死亡片段含有外顯子連接複合體，表示其死亡時間發生在第一次轉譯完成前。
由於動植物的細胞內都有RNA，研究團隊也進一步從阿拉伯芥、水稻、線蟲，或是人類細胞的RNA降解片段中，都觀察到外顯子連接複合體的足跡。這些遺留的相同證據也讓被降解的RNA「死有對證」，證明此降解機制發生在大量轉譯前。
▲陳荷明認爲，解密RNA降解機制，猶如在偵查基因世界裡的死亡懸案。（圖／中央研究院提供）
爲什麼外顯子連接複合體不會隨着RNA降解而消失？陳荷明表示，由於外顯子連接複合體的性質會阻擋細胞執行降解，細胞酵素無法將其移除，剛好可以做爲破解RNA死亡時間的有力證據，推測降解發生時RNA的狀態。
陳荷明指出，植物細胞內執行RNA降解機制，對內可調控基因表現量，對外也能阻擋病原菌入侵，殺死病毒的RNA，使其無法複製、產生蛋白質。另外，當植物遇到病原菌或害蟲攻擊時，會啓動防禦反應，但若過量表達防禦相關基因，可能造成植物生長遲滯、細胞凋亡，就像人體免疫系統太強或太弱，都會對身體造成傷害。因此，研究RNA降解，將有助於增進對農作物防禦機制的瞭解，以及開發調控基因表達的方法，爲農業生物科技的發展提供新的工具及方向。
▲陳荷明表示，在正常情況下，核糖體將mRNA轉譯成蛋白質；當RNA序列不正確時，整個轉譯機器會暫停，細胞酵素從RNA頭端開始，逐步將此片段降解。（圖／中央研究院提供）
陳荷明也說，解密RNA降解機制，猶如在進行基因世界的犯罪現場調查，現場留下的物證，都只是一條條的RNA序列。她與實驗室同仁當起「鍵盤柯南」，從上億條的RNA降解片段中，蒐集物證、找出死因及兇手，及推論死亡時間。目前國內外相關的研究還不多，她的團隊未來將進一步釐清此調控背後的機制，及其在植物防禦與生長平衡上的角色。