全基因组MicroRNAs精确的作用机制

时间:12-21 01:08

    MicroRNA在遗传学研究领域还是一个新的研究方向,在调节遗传信息表达方面,这类小分子起着重要的作用,而且它们对病毒感染,癌症和退化性疾病等都具有治疗潜能。但这些MicroRNA在细胞内是如何发挥作用的?这一直是困扰研究人员的难题。

    在6月17日网络版的《Nature》杂志上,洛克菲勒大学分子神经肿瘤学Robert B. Darnell主持的课题组找到了期待已久的该问题的答案。他们通过分子粘合蛋白结合RNA的技术,破译了大脑中microRNA-信使RNA的相互作用图,这一发现对治疗人类疾病有广阔的前景。

    2001年科学家就发现microRNA通过结合到信使RNA上可以终止蛋白质产生,即RNA干扰。自2006年后,全球的科学家甚至缩小了microRNA在RNA转录时的主要作用点。但一直不能确定microRNA在信使RNA上精确的核酸结合位点。因为理论上,同一条信使RNA有许多单链的microRNA结合位点,每个细胞中microRNA也多达数百条。以前主要的计算机预测技术对识别真正的结合位点效果不太理想,但在Darnell研究中,研究人员通过对活体小鼠脑细胞中microRNA结合到信使RNA的过程进行拍照,这项技术即交联耦合免疫沉淀(high throughput sequence-crosslinking immunoprecipitation, HITS-CLIP)。

 (图片:小鼠脑细胞中microRNA(红色)在黏合蛋白Argonaute(灰色)结合到信使RNA(蓝色)上的确切位置。)

    MicroRNA通过一种名为Argonaute的蛋白质引导结合到信使RNA的靶点关闭基因表达。Argonaute-microRNA-信使RNA复合体形成了以microRNA为中心的夹心状结构,通过Argonaute结合到这两种RNA分子上,研究人员就能够准确识别小鼠脑内microRNA结合到信使RNA上的准确靶点。研究人员还发现,平均每条信使RNA上能结合两个microRNA,而且,microRNA在信使RNA上的核酸结合位点并非仅限于末端,在其他蛋白质编码区也也可和microRNA相结合。这一发现在microRNA生物学研究上提供了新的切入点。同时了解microRNA的准确结合位点有助于科学家研究关闭与癌症相关基因的表达。

      参阅文献:
      Chi et al. Argonaute HITS-CLIP decodes microRNA-mRNA interaction maps. Nature, June 18, 2009; DOI: 10.1038/nature08170

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