Nature：改写microRNA理论 新增编码区多个作用靶位

　　

生物通报道，新加坡科学技术研究所、基因组研究所、干细胞和发育生物学实验室，美国哈佛大学医学院Beth-Issael 医学研究中心、IBM Thomas J.Watson 研究中心生物信息和模式研究小组的科学家近期研究发现MicroRNA对胚胎干细胞分化控制的新因子，相关的成果公布在10月23日的Nature上。

 

microRNA是在基因转录后水平上通过与靶位mRNA互补结合，对基因的表达起负调节作用或基因沉默作用的一段非编码的单链小分子RNA。在近十年里，科学家们都在关注microRNA与靶位mRNA 3’非编码区的相互作用模式，科学家们认为，mRNA的3’非编码区是microRNA作用的起始位点。但是新的研究成果改写了microRNA的这一理论，其实编码区同样也是microRNA的作用靶位。（早在9月份，新加坡基因组研究所的另一篇Nature文章就发现这一理论：详细参见请直接点击：Nature：发现microRNA新的作用靶位）

 

本文的研究者将目光集中在microRNA作用于小鼠的3个基因上，分别是Nanog、Oct4（也能称为Pou5f1）和Sox2基因，并描绘microRNA作用于这些基因的新的起始位点，令研究者诧异的是这些位点不在3’端非编码区，而是在编码氨基酸序列的区间里。

 

研究者发现，miR134，miR-296和miR-470可通过上调维甲酸促进小鼠胚胎干细胞分化，而这几个microRNA的作用靶位不是在mRNA的3’端非编码区，而是在mRNA编码氨基酸的区域，影响多个转录因子，诱导胚胎干细胞的转录、分化发生变化，胚胎干细胞的形态也发生变化。如果mRNA的编码氨基酸的靶位区序列发生沉默突变会导致microRNA对这一基因的调控活性失效，阻止相关基因的翻译，组织干细胞分化发育。

 

这些结果表明，microRNA的作用靶位不仅仅是存在与mRNA的非编码区，在mRNA的编码区同样有microRNA的作用靶位存在。这一结果丰富了microRNA的研究体系理论，为进一步理解microRNA的作用模式打下基础。

 

原文摘要：MicroRNAs to Nanog, Oct4 and Sox2 coding regions modulate embryonic stem cell differentiation

 

【Abstract】

MicroRNAs (miRNAs) are short RNAs that direct messenger RNA degradation or disrupt mRNA translation in a sequence-dependent manner. For more than a decade, attempts to study the interaction of miRNAs with their targets were confined to the 3' untranslated regions of mRNAs, fuelling an underlying assumption that these regions are the principal recipients of miRNA activity. Here we focus on the mouse Nanog, Oct4 (also known as Pou5f1) and Sox2 genes and demonstrate the existence of many naturally occurring miRNA targets in their amino acid coding sequence (CDS). Some of the mouse targets analysed do not contain the miRNA seed, whereas others span exon–exon junctions or are not conserved in the human and rhesus genomes. miR-134, miR-296 and miR-470, upregulated on retinoic-acid-induced differentiation of mouse embryonic stem cells, target the CDS of each transcription factor in various combinations, leading to transcriptional and morphological changes characteristic of differentiating mouse embryonic stem cells, and resulting in a new phenotype. Silent mutations at the predicted targets abolish miRNA activity, prevent the downregulation of the corresponding genes and delay the induced phenotype. Our findings demonstrate the abundance of CDS-located miRNA targets, some of which can be species-specific, and support an augmented model whereby animal miRNAs exercise their control on mRNAs through targets that can reside beyond the 3' untranslated region.

生物通 张欢