Cell：确定参与基因沉默的关键细胞器

邓文龙

Cell：确定参与基因沉默的关键细胞器

2013-4-27

关键词： miRNAs 基因沉默 细胞器 内质网

RNA分子由DNA转录而成，在蛋白质生产方面发挥着众所周知的作用。然而，植物或动物体内由大约22个核苷酸组成的短RNA分子——microRNAs(miRNA)，则不会编码蛋白质。它们作为基因调控因子发挥作用，影响了从发育到生理机能再到应激反应的大部分生物学过程。

MiRNAs存在于几乎每一个细胞中，并且每一个miRNA的靶标有上百种之多，它们可以抑制或沉默这些靶基因的表达。现在我们还不够了解的是miRNA抑制靶基因表达的精确过程。

现在，一个由加州大学的遗传学们领导的研究团队以拟南芥为研究对象，证明了miRNAs对靶基因表达的抑制发生在内质网(ER)上。

研究的领导者Xuemei Chen教授说：“我们的研究首次表明了ER是miRNA介导的翻译抑制发生的地方。为了理解miRNAs是如何抑制靶基因表达的，我们首先需要知道miRNA作用在细胞的什么位置。直到现在都没有人知道膜对于miRNA的活性很关键。”我们的研究表明，一个膜内在蛋白AMP1是miRNA成功抑制靶基因所必需的。因为动物中也有AMP1的同源物，因此我们在植物中得到的这一发现有着更广泛的影响。这项研究的结果被发布在Cell杂志上。

简单地说，DNA制造RNA，接着RNA制造蛋白质。具体来说，RNA编码遗传信息，这些信息可以被“翻译”成蛋白质的氨基酸序列。但是非编码RNAs是不会被翻译成蛋白质的，现在越来越多的发现表明非编码RNAs参与了许多生物学过程。MiRNAs是非编码RNA中的一种，它的主要功能是下调靶基因的表达。

自miRNAs被发现以来已有大约20年的时间，现在关于miRNAs的研究已经大大增加了。对于疾病来说，如果一些基因的表达上调或下调了，miRNA可以用于改变这些基因的表达，从而对抗疾病，因此显示出了一定的治疗潜力。

我们知道，miRNAs以两种主要方式调控基因的表达：一是使靶RNAs不稳定，导致它们的降解；二是不影响靶RNAs的稳定性，只是阻止它们翻译成蛋白质，即发挥翻译抑制作用。翻译抑制的最终结果是基因不表达，只是我们还不是太清楚miRNAs如何引起了靶基因的翻译抑制。

“我们非常惊讶的发现，ER是miRNAs翻译抑制所必需的。”Chen说，“这一新知识能加快我们对基因沉默机理的认识。基本上，现在我们知道到哪里去观察——ER，并且我们怀疑粗糙ER参与了这个过程。”

Chen解释说，ER有2种类型：粗糙和光滑。粗糙ER合成和包装蛋白质，看起来是崎岖不平的；光滑ER负责脂质合成和蛋白分泌。ER蛋白质AMP1锚定在粗糙ER上。

她说：“我们实验室已经研究AMP1很多年了，也是这种蛋白质把我们的注意力引到了ER上。首先，我们认识到，AMP1参与了miRNA介导的翻译抑制。其次，因为我们知道AMP1位于粗糙ER上，所以我们把焦点转移到了这种细胞器上。”下一步，她的实验室将破解miRNA介导的翻译抑制机制。他们还将调查miRNA是如何被招募到ER上的。

http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(13)00404-2