问题

哺乳动物成熟红细胞内有RNA吗?

回答
在你提问的“哺乳动物成熟红细胞内有RNA吗?”这个问题上,答案是:几乎没有。

我们通常所说的“成熟红细胞”,也就是哺乳动物血液中循环的、负责输送氧气的那些细胞,它们为了最大化氧气运输能力,进行了一个非常精密的“自我优化”过程。这个过程的关键之一就是将绝大部分细胞器,包括细胞核和核糖体,全部清除出去。

你可以把成熟红细胞想象成一个被压缩得严严实实的“氧气运输袋”。为了装下更多的血红蛋白,它需要挤出一切不必要的“空间占用者”。细胞核,作为细胞的“中央处理器”,以及核糖体,作为蛋白质合成的“工厂”,它们都需要消耗氧气来维持自身功能。而且,它们本身也是占据空间的。因此,在红细胞发育的最后阶段,它们会经历一个叫做“脱核”(enucleation)和“去核糖体化”(ribosome removal)的过程。

所以,当红细胞成熟并进入血液循环时,它们已经没有了细胞核,也就没有了DNA。同时,它们也没有了核糖体,理论上也就无法再进行蛋白质的合成。

那么,是不是完全为零呢?

严格来说,在极少数的情况下,可能会有极其微量的RNA残留。这些残留的RNA,如果存在的话,很可能是信使RNA(mRNA)的碎片或者其他非编码RNA,它们可能是在红细胞发育的早期阶段没有被完全清除干净的“尾巴”。这些RNA即使存在,其数量也极少,而且它们的功能也几乎可以忽略不计,因为它们没有了核糖体这个执行者,也无法再指导蛋白质的合成。

为什么早期红细胞会有RNA?

了解这一点有助于理解为什么成熟红细胞几乎没有RNA。红细胞在骨髓中发育时,是一个充满活力的细胞,它需要通过DNA转录成RNA,再由RNA指导合成大量的血红蛋白。在这个发育阶段,红细胞是含有细胞核和核糖体的,因此也含有DNA和各种类型的RNA(包括mRNA、tRNA、rRNA等)。随着细胞的成熟,它会逐步清除这些成分,最终变成我们看到的那个没有细胞核的、富含血红蛋白的成熟红细胞。

一个形象的比喻:

你可以把红细胞的发育过程想象成一个工厂的升级改造。刚开始,工厂里有办公室(细胞核)、生产线(核糖体)、原材料仓库等等,一切都齐全。但为了把产品(氧气)运送得更远、更有效率,工厂决定进行一次彻底的“精简”改造。最终,它把办公室和生产线都拆掉了,只保留了最核心的运输部门,只专注于装载和运输。

总结一下:

哺乳动物成熟红细胞内,基本上不含RNA。为了最大化氧气携带能力,它们在发育过程中会清除几乎所有的细胞器,包括细胞核和核糖体,从而也就去除了DNA和绝大部分RNA。极少数情况下可能残留微量RNA碎片,但它们对细胞功能几乎没有影响。

网友意见

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哺乳动物成熟红细胞内有 RNA。

哺乳动物成熟红细胞一般没有细胞核,来自亚甲基蓝等 RNA 结合染料的信号明显减弱,曾被认为“不含 RNA”,但后来发现那是历史上观测能力太差导致的误会。最近几十年间,许多研究表明哺乳动物成熟红细胞含有多种 RNA。

以人成熟红细胞为例:

Doss, J.F., Corcoran, D.L., Jima, D.D. et al. A comprehensive joint analysis of the long and short RNA transcriptomes of human erythrocytes. BMC Genomics 16, 952 (2015). doi.org/10.1186/s12864-

用 miRDeep 分析人成熟红细胞的短 RNA 转录组,确定了 287 个已知的和 72 个推定的新型 microRNA。出乎意料的是,在人成熟红细胞里发现了大量长 RNA,它们在红细胞成熟前编码对红细胞分化和功能至关重要的蛋白质。

在红细胞失去细胞核后到失去核糖体前,网织红细胞会进行大量的蛋白质合成,血红蛋白总量的三分之一是失去细胞核后合成的(Heynen 和 Verwilghen,1982 年,Heynen,1990 年),在红细胞失去核糖体并完全成熟后一些 RNA 仍会继续存在。

此外,骆驼的一部分成熟红细胞含有 1 到 3 个线粒体[1]。考拉外周血经常出现有核红细胞(占比 4% 到 40%),健康考拉的红细胞里出现豪威尔-乔利体(Howell–Jolly bodies,移除细胞核时留下的 DNA 碎片,在人身上通常由脾脏帮助清除)的情况也远多于人[2]。在声称红细胞没有细胞器时更要注意细胞骨架已经被一些教材认可为细胞器,要看你考的是什么教材。

参考

  1. ^ Abdo MS, Ali AM, Prentis PF. Fine structure of camel erythrocytes in relation to its functions. Z Mikrosk Anat Forsch. 1990;104(3):440-8. PMID: 2238793.
  2. ^ https://digital.library.adelaide.edu.au/dspace/bitstream/2440/18882/2/02whole.pdf

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