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研究发现miRNAs与靶mRNA之间新关系

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微小RNA(microRNA,简称miRNA)是生物体内源长度约为20~23个核苷酸的非编码小RNA,通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控,导致mRNA的降解或翻译抑制。在近期的《细胞》杂志上,两个研究小组的成员发现了miRNAs与靶mRNA之间的新关系:他们提出miRNAs将靶基因mRNA的水平调整到了一种最佳水平,并用不同的实验进行了证明。
 
在第一篇文章中,来自德国欧洲分子生物实验室(European Molecular Biology Laboratory,EMBL)和国力新加坡大学Temasek生命科学实验室的研究人员利用一种果蝇miRNA突变研究分析认为miRNAs将靶基因的水平调整到了最佳水平,并由于这种小RNA的保守性,因此提出在人类也存在这种关联。
 
microRNAs(miRNAs)通过绑定到特异性mRNA靶标上来进行转录后基因调控,目前虽然对这两者之间的关系已加深了了解,但是miRNAs与靶标之间的调控关系依然存在许多未解之谜。
 
许多miRNAs都能将其靶标的表达减少到不产生影响的水平,也因此有人提出miRNAs也许是将靶基因的水平调整到了一种最佳水平,在第一篇文章中,研究人员分析了将果蝇中保守的miRNA:miR-8突变之后的结果,从中他们识别了atrophin基因是miR-8的直接靶标(Atrophin-1是齿状核红核苍白球路易氏体退行性病变(DRPLA)的致病基因),miR-8突变表型中atrophin基因活性有所增高,导致大脑中细胞调亡水平增高。
 
miR-8表达细胞中atrophin水平降低到miR-8调控水平以下是有害的,这说明两者之间存在“调节靶标”的关系。由于果蝇的atrophin与哺乳动物转录调控因子atrophin家族相关,因此研究人员也认为这种存在于miR-8和atrophin同源基因之间的相互关系在哺乳动物中是保守,这也意味着人类也可能存在这种关联。
 
另一篇文章提及的是miR-150这种小分子RNA,miR-150是一种在成熟淋巴细胞特异表达的miRNA,在淋巴细胞前体中并不存在。miR-150的一个重要靶标就是c-Myb——调控淋巴细胞生长多步骤的转录因子。
 
在这篇文章中,研究人员采用功能失活突变(loss-of-function mutation,LOF)和功能激活突变(gain-of-function,GOF)基因靶向两种研究方法,研究miR-15的c-Myb条件型和局部型去除,结果他们发现miR-150体内调控c-Myb表达是以一种剂量依赖性的方式,并且miRNA和c-Myb浓度变化范围小,但能极大的影响淋巴细胞的生长和回应。
 
这一研究说明淋巴细胞中一个阶段特异性表达的miRNA存在一个关键靶标的转录因子,并且进一步揭示这种miRNA(或者其它miRNA)能在特殊的细胞环境中调控仅仅一些关键靶标蛋白的表达。
 
微小RNA(microRNA,简称miRNA)是生物体内源长度约为20-23个核苷酸的非编码小RNA,通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控,导致mRNA的降解或翻译抑制。到目前为止,已报道有几千种miRNA存在于动物、植物、真菌等多细胞真核生物中,进化上高度保守。在植物和动物中,miRNA虽然都是通过与其靶基因的相互作用来调节基因表达,进而调控生物体的生长发育,但miRNA执行这种调控作用的机理却不尽相同。
 
1993年,首次在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)中发现microRNAs,现已证实,miRNA广泛存在于真核生物细胞内,是最大的基因家族之一,大约占到整个基因组的1%,在精细调控基因表达及生物生长发育过程方面发挥着重要作用。任何miRNAs的失调都会导致细胞调控事件的剧变。

最近研究表明,miRNA在生物体内的多样化调控途径中扮演着关键性角色,包括控制发育进程、细胞分化、细胞凋亡、细胞分裂以及器官的发育。miRNA与其靶分子组成了一个复杂的调控网络,如某一特定的miRNA可以与多个mRNA 分子结合而发挥调控功能,反之,不同的miRNA 分子也可以结合在同一mRNA 分子上,协同调控此mRNA分子的表达。
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