鲁斯兰·阿法西热夫（左）和因娜·阿法西热夫在苏联读大学时相识。从那以后，他们走遍了欧洲、加利福尼亚，在过去的十年里，他们还去了波士顿大学亨利·m·戈德曼牙科医学院。

分子生物学

他们爱上了对方，然后爱上了同样的科学

从莫斯科到波士顿，这两位分子生物学家共同建立了他们的生活和事业，澳门威尼斯人注册网站研究一种致病寄生虫的RNA

上世纪90年代初，当鲁斯兰·阿法西热夫（Ruslan Afasizhev）和英娜·阿法西热夫（Inna Afasizheva）在莫斯科国立大学学习时，遗传学澳门威尼斯人注册网站研究充满了各种可能性。全球的科学家们正处于对整个人类基因组进行测序的尖端，为分子科学、医学和生物学打开了一扇新的大门。澳门威尼斯人注册网站研究人员渴望更多地了解基因组，即我们的DNA，是如何通过存在于所有活细胞中的RNA（核糖核酸）为体内细胞提供指令的。

阿法西热夫和阿法西热娃相遇时还是大一新生，他们迫不及待地想要成为这个令人兴奋的新世界的一部分。作为分子生物学家，他们想要探索活细胞的复杂性，深入澳门威尼斯人注册网站研究最新的澳门威尼斯人注册网站研究，并尽可能多地学习。

1991年，苏联解体。俄罗斯经济摇摇晃晃地进入了一个新时代，澳门威尼斯人注册网站研究投资大幅下降。这对新婚夫妇的科学梦想被不确定性粉碎了。

“我们从俄罗斯科学院一个资金充足的澳门威尼斯人注册网站研究实验室变成一无所有，”波士顿大学亨利·m·戈德曼牙科医学院分子和细胞生物学教授Afasizhev说。“没有办法在实验室里做任何工作。没有钱，也没有澳门威尼斯人注册网站研究。我就是这样开始读研的，我们俩带着一个小宝宝。”

他们对科学和彼此的承诺最终迫使他们做出了一个艰难的决定：离开他们的祖国。尽管他们的家庭从俄罗斯迁出带来了挑战，有时迫使他们分开数月甚至数年，但他们对科学的热情始终坚定不移，发表了数十篇澳门威尼斯人注册一种名为布鲁氏锥虫的单细胞致病寄生虫线粒体DNA和RNA机制的论文。经过几十年的突破，他们在《科学》杂志上发表了最新论文，详细介绍了一种名为RNA编辑的神秘过程，可能有助于治疗一种致命疾病。

“现在我们可以开始更广泛的澳门威尼斯人注册网站研究，”SDM分子和细胞生物学副教授Afasizheva说。“因为现在我们确切地知道蛋白质是如何与RNA相互作用的。”

令人瞠目结舌的发现

阿法西热娃在攻读生物物理学学位时遇到了分子生物学专业的学生阿法西热夫。尽管阿法西热夫来自俄罗斯不同的地区——阿法西热夫来自莫斯科，阿法西热夫来自俄罗斯南部的一个大学城——但这就是爱。

“我们首先坠入爱河，然后我们爱上了同一门科学，”阿法西热娃说。

这门科学就是小RNA生物学——澳门威尼斯人注册网站研究细胞中具有特定功能的小RNA链。他们的关系恰好与这个领域的诞生相吻合。没有RNA，我们的细胞就无法完成基本的任务，比如构建其他细胞，将氨基酸从细胞的一个部分运送到另一个部分，或者对病毒和疾病产生免疫反应。我们也不会有某些类型的癌症治疗、免疫疗法或使用RNA作为指导机制的疫苗，比如COVID-19疫苗。

RNA有不同的形式，包括信使RNA (mRNA)，它可以翻译DNA，使其可以被细胞的其他部分读取。长期以来，人们一直认为DNA告诉细胞机制mRNA的确切序列，这意味着mRNA是DNA的副本。但是，在1986年，在锥虫身上发现了一个例外。科学家们在mRNA链中发现了不存在于基因中的核苷酸插入，并发现这些插入有一个重要的目的：修复一个断裂的基因。

当Afasizhev在一次大学讲座中第一次了解到这一现象时，他惊呆了。

“这彻底颠覆了现有的教条，”阿法西热夫说。在锥虫中，这些核苷酸插入是由RNA编辑过程产生的，即DNA传递的基因突变被固定在转录的mRNA中。在寄生虫中，DNA突变是非常常见的，所以即使遗传密码是不可读的，编辑过的mRNA版本也会成为细胞的一个功能部分。

这堂课一直让他念念不忘，甚至在他刚上大学的时候。在1986年发现RNA编辑之后的几年里，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家们找到了一个核心问题的答案：如果基因被破坏，细胞如何知道在哪里以及如何对mRNA进行修正？澳门威尼斯人注册网站研究人员描述了这些变化是如何由向导RNA （gRNA）引导的，gRNA是一种与需要固定的mRNA区域配对的小RNA链。

这项澳门威尼斯人注册网站研究引发了更多的问题：gRNA是如何起作用的？是什么蛋白质使其发挥作用？从那里开始，澳门威尼斯人注册网站研究人员开始寻找与gRNA相互作用的特定分子。就在这时，阿法西热夫和阿法西热娃跳了进来。近三十年来，他们一直在澳门威尼斯人注册网站研究锥虫体内信息是如何从DNA流向RNA的。在此期间，他们离破解密码越来越近了。

这张显微镜图像显示的是寄生虫，布鲁氏锥虫。蓝色的区域代表DNA——较大的是细胞核，较小的是线粒体DNA，这是Ruslan Afasizhev， Inna Afasizheva及其合作者的澳门威尼斯人注册网站研究重点。

照片由Andres Vacas，分子与细胞生物学在波士顿大学的部门

在他们的最新论文中，Afasizhev和afasizheva——以及加州大学洛杉矶分校、加州大学欧文分校（UCI）和上海科技大学的合作者——首次确定了分子机器的结构，这些分子机器容纳gRNA链，并允许这些链与mRNA结合。确定这些细胞机制可以为科学家治疗非洲昏睡病提供重要信息，这种疾病是由锥虫引起的。非洲昏睡病由携带寄生虫的采采蝇传播，通常是致命的，而且许多现有的治疗方法都存在安全问题，这使得分子澳门威尼斯人注册网站研究对药物开发尤为重要。

“如果我们找到一种抑制编辑过程的方法，我们就可以在不伤害人体细胞的情况下杀死寄生虫，”Afasizhev说，他也是波士顿大学乔巴尼亚和阿维迪医学院的生物化学教授，也是该论文的通讯作者。

这不仅仅是工作，也是生活

1991年12月，就在他们女儿出生的几个月前，苏联解体了，这对夫妇从学生到独立调查员的设想变得模糊起来，他们被迫重新考虑下一步的澳门威尼斯人注册行动。

Afasizhev首先与法国斯特拉斯堡的一个团队合作，他的博士导师在那里有很强的澳门威尼斯人注册网站研究联系。他完成了自己的博士学位——而阿法西日娃则继续攻读自己的分子生物学博士学位——并联系了加州大学洛杉矶分校（UCLA）教授拉里·辛普森（Larry Simpson），后者在锥虫体内发现了gRNA。辛普森为他在加州大学洛杉矶分校霍华德休斯医学澳门威尼斯人注册网站研究所的实验室提供了博士后奖学金，这对夫妇认为，Afasizhev在美国的机会值得短暂的异地旅行。1998年完成博士学位时，阿法西热娃也接受了辛普森实验室的博士后职位，在洛杉矶与家人团聚。后来，他们搬到了UCI医学院，阿法西热夫被任命为终身助理教授，阿法西热夫在他的实验室里担任澳门威尼斯人注册网站研究员。2013年，波士顿大学为他们提供了两个独立的澳门威尼斯人注册网站职位，以继续他们的工作。

Afasizheva说：“在同一个领域一起工作很有帮助，因为科学不是工作，它是一种生活方式。”“我们会在晚餐时讨论一些令人兴奋的事情，我们不会觉得不好意思，也不会觉得我们在讨论工作。这不是工作。这就是生活。”

自从Afasizhev听到那令人瞠目结舌的演讲以来，RNA澳门威尼斯人注册网站研究已经得到了巨大的发展和进步，澳门威尼斯人注册网站研究细胞内部的技术也得到了巨大的发展。今天，这对夫妇的团队使用低温电子显微镜和分子方法来详细了解RNA编辑。利用这项技术，他们的最新澳门威尼斯人注册网站研究发现，一种被称为编辑体的蛋白质复合物负责在gRNA的指导下协调变化，这种变化发生在尿苷（RNA的一种化学成分）的插入和删除的级联过程中。

RNA编辑在几乎所有具有细胞核和线粒体的细胞的生物体中调节许多细胞过程。但是，Afasizhev说，不同生物中的RNA编辑机制没有任何共同之处，这意味着这些机制是为不同物种的不同目的而进化的。这就是为什么锥虫的RNA编辑机制成为阻止寄生虫引起疾病的有吸引力的治疗靶点，因为它不会干扰人类细胞。现在，他们知道了锥虫体内RNA编辑的独特蛋白质结构，他们澳门威尼斯人注册网站研究的下一个阶段是确定在细胞中引发反应的酶。

“下一个问题是这些反应是如何发生的，这些酶是如何到达底物的，以及它们是如何创造出改变RNA序列的伟大工作的，”Afasizheva说。

除了澳门威尼斯人注册网站研究RNA编辑之外，他们最近还获得了霍华德休斯医学澳门威尼斯人注册网站研究所新兴病原体倡议的资助，与其他七名波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员一起，破译单细胞致病性寄生虫中线粒体蛋白质的完整谱。

阿法西热娃说：“鲁斯兰有能力看到重要的问题和解决这些问题的途径，不管这些问题有时看起来多么遥远。”

她和Afasizhev希望吸引更多的学生来他们的实验室，他们可以接受自己领域的技术进步，并像他们一样继续解决这个复杂的难题。

“Inna对科学的持久热情是最了不起的，”Afasizhev说。“面对我们处理的复杂问题，她从来都毫不畏惧。如果她觉得‘榨汁值得’，那么障碍就会消失，发现就会发生。”

这项澳门威尼斯人注册网站研究由美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院资助。