細胞裡的RNA(註一)(核糖核酸)壽命短暫，含有正確基因密碼的RNA始能存活並用於製造蛋白質，反之，帶有錯誤訊息的RNA則會被細胞酵素降解死亡。RNA降解機制(degradation)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。但此機制何時發生？引發降解的因子為何？過去尚未被完全理解。

本院農業生物科技研究中心陳荷明副研究員首次破解RNA的「死亡時間」，其團隊也是全球第一位利用上億條的RNA降解片段定序資料，證明許多「有問題」的RNA會在首次轉譯(註二)(translation)過程中被細胞偵測異常並將其降解。研究成果已於今(2020)年4月發表在《植物細胞》(The Plant Cell)，獲專文介紹，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（前排中）實驗室致力於RNA世界的犯罪現場調查，人人像是當起「鍵盤柯南」。

當RNA序列不正確時 細胞啟動降解程序

陳荷明團隊從RNA降解片段裡，找到外顯子連接複合體(註三)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著在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。

此外，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。

為什麼外顯子連接複合體不會隨著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，剛好可以做為破解RNA死亡時間的有力證據，推測降解發生時RNA的狀態。

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(如圖右)，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。外顯子連接複合體因其性質會阻擋降解，不會被移除，RNA死亡片段故含有此複合體的足跡。

對內調控基因表現量 對外殺死病毒RNA

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，會啟動防禦反應，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了解，以及開發調控基因表達的方法，為農業生物科技的發展提供新的工具及方向。

從小愛看推理小說的陳荷明說，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、找出死因及凶手，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。

本論文共同第一作者為本院農生中心研究助理李溫琪、侯博翰、侯政宇，論文全文：〈Widespread Exon Junction Complex Footprints in the RNA Degradome Mark mRNA Degradation before Steady State Translation〉，網址： http:/www.plantcell.org/content/32/4/904

(註一)RNA是DNA解碼產生蛋白質的中間物質，轉錄出的RNA需要經過編輯，才能出現有意義的RNA訊號，再精準地製造所對應的蛋白質。
(註二)轉譯是根據RNA的核苷酸序列，決定胺基酸序列，產生特定蛋白質的過程。
(註三)經過RNA剪接，內含子是被移除的基因片段，而外顯子則是被保存下來的部分，一個基因可為多個外顯子所組成 。在剪接過程中，外顯子連接複合體會被置放在外顯子的交接處。

（農業生物科技研究中心）