基于次要剪接体snRNA探究《*帝内经》肾气经络的现代物质基础
(基于次要剪接体snRNA研究肾小球系膜细胞的可行性分析)
摘要笔者综合现代生命科学实验的异常发现、《*帝内经》对肾脏功能的描述、生物学逻辑等信息推测,Hela细胞等癌细胞中的次要剪接体snRNAs为自身生成;健康的神经细胞、生殖细胞、骨髓细胞、脑垂体细胞等细胞中的次要剪接体snRNAs来自肾小球系膜细胞的胞外分泌囊泡。《*帝内经》中肾气、阳气、元气的生化成分都是肾小球系膜细胞分泌的含有次要剪接体snRNAs的胞外囊泡,经络是肾小球系膜细胞分泌的含有次要剪接体snRNAs的胞外囊泡先后以血液和组织液的形式在全身的整体流动循环通道网络。经络系统是为神经细胞、生殖细胞、骨髓细胞、心肌细胞、脑垂体细胞、胰腺细胞等细胞供应来自肾小球系膜细胞的次要剪接体snRNAs胞外分泌囊泡以表达U12型内含子基因的系统。中医通过恢复肾气“一气周流”的正常运行而治疗经络因素导致的多种内源性疾病,是符合现代生命科学的医学。
关键词肾气;经络;物质基础;次要剪接体snRNAs;肾小球系膜细胞
《*帝内经》中肾气、经络学说是中医理论体系的核心基础,“肾气的特征性生化成分是什么?”、“经络的形态结构物质基础是什么?”、“经络中的气的运行规律如何用现代生命科学语言清晰阐明?”这些问题困扰着中医现代研究者。中医多年来无法用大众能理解的基因科学、分子生物学等现代生命科学语言清晰阐明中医肾气和肾气流通通道---经络的具体机制,作为中医理论核心基础的肾气经络多年来没有得到现代生命科学的揭示,严重限制了中医学的传承发展、守正创新、全球推广。
现代生命科学研究者已经通过高科技仪器检测到了高等动物(具有脑神经系统的动物)主要细胞在生命周期中各个环节必需的重要生化物质,中医肾气不可能是现代生命科学迄今为止还未发现的未知功能的未知物质,只可能是已知物质的未知、异常机制。人体血液、组织液是一种含有成千上万种生化成分的复杂混合物,笔者经过5年研究,从多种蛋白质和RNA中筛选出“既全部符合《*帝内经》的论述和中医临床效应又符合现代生命科学的实验发现和生命科学逻辑”的肾气的特征性物质成分。笔者推测中医肾气的特征性生化成分为“肾小球系膜细胞分泌的含有次要剪接体snRNAs的胞外囊泡”。本文以次要剪接体snRNAs为核心物质基础,从分子、基因、细胞等层次探讨《*帝内经》肾气经络的现代生命科学机制。
一、成纤维细胞和神经细胞中的次要剪接体snRNAs可能来自胞外
从DNA到蛋白质,高等动物的基因表达过程中,有转录、剪接、翻译等三个环节。在剪接环节中,剪接体(孙天任.剪接体结构解析:摘获结构生物学“圣杯”[J].科学世界.(10))进行pre-mRNA的剪接,通过剪接体的小核RNA(snRNA)在相关蛋白质的帮助下识别外显子-内含子边界。剪接体是金属离子介导的RNA催化酶,由金属离子、组装支架蛋白、snRNA组成,其中执行pre-mRNA剪接的是snRNA,剪接体分为主要剪接体和次要剪接体2种,主要剪接体中的snRNA有U1,U2,U4,U5,U6;主要剪接体中的snRNA有U11,U12,U4atac,U5,U6atac。主要剪接体和次要剪接体共享部分支架蛋白。主要剪接体进行U2型内含子pre-mRNA的剪接,次要剪接体进行U12型内含子pre-mRNA的剪接。U12内含子仅占全部人源内含子的约0.35%,目前已报道的约有-个基因,通常由一个U12内含子和多个U2内含子构成。目前发现的U12内含子基因在下面这些通路中富集,包括DNA复制和修复、转录、RNA处理和翻译,但也可以在与细胞骨架组织、囊泡运输和电压门控离子通道活性相关的基因等。U12型内含子基因的表达发生在神经细胞、生殖细胞、骨髓细胞、脑垂体细胞等细胞中。(注:本文的“U2型内含子基因”指基因位于一段含有U2型内含子的pre-mRNA之中的基因。U2型内含子即“GT-AG内含子”,在pre-mRNA中以GU开头并以AG结尾。“U12型内含子基因”指基因位于一段含有U12型内含子的pre-mRNA之中的基因。U12型内含子即“AT-AC内含子”,在pre-mRNA中以AU开头并以AC结尾。)
主要剪接体和次要剪接体可能会发生竞争性识别同一条pre-mRNA的矛盾冲突——竞争性识别剪接:一条pre-mRNA可能同时含有U2型内含子和U12型内含子而被主要剪接体的snRNAU1,U2和次要剪接体的snRNAU11,U12竞争性识别剪接。主要剪接反应的第一步是snRNAU1,U2对pre-mRNA的识别,次要剪接反应的第一步是snRNAU11,U12对pre-mRNA的识别,该步骤不可逆。竞争性识别剪接会导致基因表达错乱而危及生命——如果细胞核内的一条pre-mRNA同时含有U2型内含子和U12型内含子,那么主要剪接体的snRNAU1,U2和次要剪接体的snRNAU11,U12不能同时处于该细胞核内,需要RNAse降解snRNAU1,U2或snRNAU11,U12以让另一种剪接体正常运行。竞争性识别剪接冲突只发生在主要剪接体snRNAU1,U2和次要剪接体snRNAU11,U12之间,剪接体的其它snRNA之间没有冲突。
在干细胞的分化增殖阶段,没有U12型内含子基因的表达以及次要剪接体的运行,主要剪接体和次要剪接体没有竞争性识别冲突。在神经细胞等细胞的细胞周期中,如形成新的神经突触时,所表达的U2型内含子基因和U12型内含子基因有出现在同一pre-mRNA的情况,主要剪接体和次要剪接体有竞争性识别冲突。
KonigH等(KonigH,MatterN,BaderR,ThieleW,MullerF.Splicingsegregation:theminorspliceosomeactsoutsidethenucleusandcontrolscellproliferation.Cell,:–.)通过荧光染色在健康无病变、无人工干扰的成年斑马鱼组织细胞、NIH3T3小鼠成纤维原代细胞的细胞质中发现了次要剪接体snRNAU12,U5,U6atac,且通过实验证明细胞质中高U6atacsnRNA水平不是由细胞核泄漏引起。FriendK(FriendK,KolevNG,ShuM-D,SteitzJA.Minor-classsplicingoccursinthenucleusoftheXenopusoocyte.RNA,14:–.)实验发现次要剪接反应发生在细胞核;HKJPessa(HKJPessa,etal.,Minorspliceosome