Cell頭條：長長短短的miRNA
日期：2013-05-09 13:51:48
MicroRNAs(miRNAs)是一類分布廣泛的小的非編碼蛋白質的RNAs，其功能是負調控基因表達。2006年諾貝爾生理/醫學獎頒發給了RNA干擾現象的發現者，其中一個很重要的原因就在于miRNAs紅到發紫的研究熱潮。
來自牛津大學的三位學者以“The Long and Short of MicroRNA”為題，指出miRNAs這種在高等真核生物中扮演重要角色的小分子，為了能完成精確沉默各種不同mRNA的任務，需要通過miRNAs加工過程和成熟后處理等多種微調機制，確保miRNAs的穩定性和有效性。這一綜述發表在《Cell》雜志上。
miRNAs加工過程研究進展
解析miRNAs加工過程，對于了解miRNAs的功能和調控機制至關重要，這種RNA從初級轉錄本（primary transcript），也就是pri-miRNA，轉變成為稱為miRNA前體（pre-miRNA）的莖環結構，最后成為了具有功能的miRNA。細胞借助于一種特殊的機器——“微處理器”復合物（"Microprocessor" complex）將這些長鏈的miRNA前體切斷，然后將它們轉變為較短的功能性的miRNA形式。生成的miRNAs與特異性信使RNA（mRNA）分子結合，抑制轉錄后基因表達，在調控基因表達、細胞周期、生物體發育時序等方面起重要作用。
近期一組研究人員發現與標準的pre-miRNAs（group I，一類）不同，二類（group II）pre-miRNAs需要Drosha酶加工出一種更短的3’突出端——僅1 nt長，因此需要Dicer酶加工過程的3端單尿苷化（mono-uridylation）。而且值得注意到是，對于癌癥發生發展具有重要意義的let-7和miR-105兩種miRNAs，其大部分都屬于二類pre-miRNAs。
通過進一步分析，研究人員也發現了三個負責pre-miRNAs單尿苷化的終端尿苷化轉移酶：TUT7/ZCCHC6，TUT4/ZCCHC11，以及TUT2/PAPD4/GLD2。這些TuTs能特異性作用于帶有1 nt3’突出端的雙鏈RNAs，生成2 nt3’突出端。如果刪除TuTs就會導致let-7水平下降，干擾let-7的功能。
研究表明microRNA除了對細胞功能有重要的調節作用外，microRNA自身也需要被嚴格地調控，方能發揮應有的作用。Lin28，一種多功能因子，具有下調let-7 miRNA的功能，Lin28介導Let-7前體的末端尿苷化，從而阻斷了Dicer的處理過程及let-7的成熟。V Narry Kim研究組曾發現一種不常見的Poly(A)多聚酶-TUT4能在Lin-28的參與下，結合到 pre-let-7上而阻斷其成熟。
miRNAs研究進展
來自波士頓兒童醫院等處的研究人員近期發現了在Lin28介導的let-7選擇性調控中起關鍵作用的一種核酸酶，他們采用一種生化方法，分離出了與尿苷化pre-let-7特異性性相關的因子。這一分析表明Lin28A和Zcchc11，與pre-let-7a-1及尿苷化的pre-let-7a-1 (pre-let-7+14U)相結合。在pre-let-7a-1+14U純化物中，研究人員特異性地檢測出了3′–5′外切核酸酶Dis3l2。通過免疫沉淀方法，研究人員證實Dis3l2可特異結合Lin28A。在一種小鼠胚胎干細胞系中，他們證實Dis3l2導致了尿苷酸化pre-let-7降解。體外生化重組分析證實，3′低聚尿苷化刺激了Dis3l2活性，而在小鼠胚胎干細胞中抑制Dis3l2則可以穩定pre-let-7。
這一研究證實了3′低聚尿苷化是Dis3l2的一種RNA降解信號，并確定了Dis3l2的第一個生理性RNA底物。研究結果表明這一外切核酸酶有可能在Lin28–let-7信號通路中發揮了重要的作用。
其次中山大學生科院的研究人員也發現了miRNAs在脊索動物急性應答過程中扮演了復雜的免疫調控作用，也由此提出了一種miRNAs介導的免疫調控方式。
研究人員針對細菌感染急性應答期的miRNAs展開了系統性的分析，從中發現了一種稱為miR-92d的小分子RNA，能調控這一脊索動物的補體途徑（complement pathway）。
通過生物信息學分析，研究人員在白氏文昌魚（Branchiostoma belcheri）的基因組中找到了155個潛在miRNAs，其中57個是之前從未被報道過的miRNAs（稱為bbe-miRNAs），并且研究人員也解析了這些miRNA的表達模式。在發生鰻弧菌（Vibrio anguillarum ）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的細菌感染之后，其中四種miRNAs：bbe-miR-7，bbe-miR-4868a，bbe-miR-2065和bbe-miR-34b表達會增加。
此外，研究人員通過混合PCR方法，也進一步預測了miRNA的靶標，發現了免疫相關miRNAs的mRNA靶標。由此指出，miR-92d在針對細菌感染的急性免疫應答過程中，能靶向C3，調控補體途徑。
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