RNA是生命必需的生物分子,已被用于环境应用,包括监测微生物群落、开发杀虫剂以及量化水和废水系统中致病病毒(如SARS-CoV-2)的丰度。了解RNA在特定条件下分解的速度对于在这些和其他新兴技术中利用该分子至关重要。

发现富铁环境中RNA降解的新途径

根据圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院能源、环境和化学工程助理教授金伯利·帕克(KimberlyParker)的研究人员的一项新研究,RNA在吸附到氧化铁矿物中时会发生快速水解。这一发现揭示了一种以前未知的RNA降解非生物途径,并为生物地球化学过程和环境系统动力学提供了线索。研究结果发表在5月22日的《环境科学与技术》杂志上。

Parker说:“这是我们发现的第一个非生物过程,它会在环境中引起RNA降解,其降解时间可以与生物降解竞争。”“我们发现,无论生物背景如何,矿物质催化的RNA降解都会相对较快地发生,而不是依赖酶或微生物等生物制剂来分解RNA分子。这可能是RNA在环境中持续存在时间的重要限制。”

第一作者张柯于2022年在华盛顿大学获得环境工程博士学位时在Parker实验室进行了这项研究。张柯发现,当吸附到针铁矿和赤铁矿等氧化铁矿物上时,RNA会在数小时内快速水解。矿物质中铁的存在特别促进了这种水解过程,铁以化学方式加速了RNA分子的结构分解。这一发现挑战了科学家之前关于影响RNA降解的环境因素的假设,特别是在富含铁的土壤和沉积物中,这些土壤和沉积物约占全球无冰土地的10%。

Parker说:“这个过程可能对RNA在环境中停留的时间提供重要限制,但某些条件可以阻止这种分解途径。”“虽然我们在这项研究中测量了反应时间尺度并确定了反应产物,但我们未来需要对反应机制有更多的了解。了解RNA降解的机制和时间尺度对于准确解释DNA与RNA降解的相对量至关重要。RNA,研究病毒和农药,甚至探索生命的起源。”