Nature驚人發現：可編碼的“垃圾”RNA
日期：2015-03-31 09:02:25
在植物和動物中，microRNAs(miRNAs)調控了許多不同基因的表達。這樣的調控在許多過程包括經歷不同發育階段的轉變以及對環境壓力的響應中都起著關鍵的作用。miRNAs是由酶切割前體轉錄物初級miRNAs (pri-miRs)而生成，直到現在人們都認為pri-miRs不編碼任何的蛋白質。
現在，來自法國的研究人員提供了令人信服的反面證據。他們發現一些pri-miRs編碼了促進它們的miRNAs生成的肽。這是第一份研究報道證實一個pri-miR編碼了一種功能肽，由此從全新的視角認識了pri-miR區域除直接生成miRNAs之外的重要功能。相關論文發表在3月25日的《自然》（Nature）雜志上。
在上世紀70年代，人們開始清楚地認識到編碼蛋白質的基因組區域（基因）遨游在非蛋白質編碼序列的大海之中，遺傳學家Susumu Ohno提出的“垃圾DNA”的概念成為了一個熱門話題。盡管現在生物學家們已清楚地知道了內含子（基因內部分離編碼區域外顯子的序列）以及它們顯著的調控作用。垃圾DNA這一術語仍然繼續存在，被用來泛指基因間的一些序列，以表明它們并不重要。
有關非蛋白質編碼DNA序列有用性的爭論還在持續。基因組中這些基因間隔區內的序列生成了大多數植物和許多動物的pri-miRs。顯然，這些序列并非沒有用處。但不生成miRNA或高度結構化相鄰序列的一些pri-miR區域仍遭受著相似的命運：它們很大程度上被忽視，或者被視作是缺乏功能的垃圾RNA。
植物和動物的pri-miRs都是由細胞核中的DNA通過RNA聚合酶II轉錄而成。這一轉錄物中包圍著miRNA序列的結構化（折疊）區域被動物的Drosha或植物的Dicer-like1識別進行加工處理。接下來，轉運蛋白將剪切序列運輸到細胞質，在那里進行進一步的加工，才能夠引導RNA誘導沉默復合體(RISC)通過切割或是在翻譯水平上阻遏mRNAs來抑制靶基因。
人們普遍認為，pri-miR折疊區域上下游序列會在miRNA切除后快速地降解。然而在新研究中，Dominique Lauressergues和同事們在兩種植物物種的許多不同pri-miRs中鑒別出了一些開放閱讀框(ORFs)。其中有5個ORFs他們預測出了對應的氨基酸序列。隨后研究人員合成了相應的肽，生成了特異的抗體。利用這些抗體，作者們證實了在植物中這些ORFs被自然地翻譯成了稱之為miPEPs的肽。
這些miPEPs與它們相關的成熟miRNAs呈現相同的組織分布，提高了這些miRNAs的表達和效應。研究人員證實這些miPEPs促進了對應pri-miR的轉錄，而非提高了miRNA的穩定性。
所發現的7個miPEPs均顯示與在所有開花植物中保守存在的古老miRNAs家族相關。看起來有待發現的miPEPs有可能會在古老的miRNA家族中更加普遍。并且似乎一些miPEPs也有可能編碼在某些動物pri-miRs中。此外，Lauressergues還確定了發現的7個miPEPs中有5個編碼在長度小于100個核苷酸的ORFs中。
新研究發現揭示出了至少部分pri-miR非折疊序列的一種意外功能，由此闡明了基因調控的一個新層次。
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