世界杰出女科学家Cell发布miRNA研究重要成果

　　

生物通报道  来自韩国基础科学研究所(IBS)RNA研究中心和首尔国立大学生物科学学院的一个科学小组，报告称发现了称作为DROSHA-DGCR8复合体的微处理器（Microprocessor）精确确定包含miRNA的初级转录物的切割位点，确保忠实启动microRNA生物合成的分子机制。

发表在5月28日《细胞》（Cell）杂志上的这些研究结果，不仅揭示了人类微处理器各个部分的功能，还勾勒出了未来对于这一蛋白质复合物分子结构的研究方向，这将推动RNA干扰技术在基础研究和人类治疗中的各种新应用。

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韩国著名女科学家金娜蕊（V. Narry Kim）博士和Jae-Sung Woo博士是这项研究的共同领导者。金娜蕊在理解微RNA生源论方面做出了重要贡献，其开创性的研究为微RNA生物学及其潜在的医学应用奠定了重要基础。曾获得2008年联合国“世界杰出女科学家奖”、2009年“何岩医学奖”以及2010年的韩国“国家荣誉的科学家”等奖励和称号。2010年被国际顶级生命科学期刊Cell杂志选为编委。除了在学术上颇有建树，金娜蕊还是位智慧与美丽兼得的美女科学家。被同济大学王昌荣教授称赞为“韩国世界级美女科学家”（延伸阅读：世界级美女科学家Nature后，再发Cell子刊文章 ）。

MicroRNAs (miRNAs)是一类长度约为22个核苷酸的短链RNA分子，在包括干细胞分化和肿瘤发生等广泛的细胞过程中发挥至关重要的作用。它们的沉默机制取决于它们在miRNA生物合成过程中获得的序列。这一过程是在细胞核中由微处理器——催化亚基DROSHA和辅因子DGCR8构成的复合物所引发，这一微处理器切割了包含miRNA序列的初始转录物(pri-miRNAs)。研究者认为，这一pri-miRNA加工步骤决定了miRNAs的序列以及它们的作用，因此了解微处理器精确加工pri-miRNAs的机制具有非常重要的意义。

现在，这一研究小组通过利用高度纯化的重组微处理器，在理解pri-miRNA加工分子机制方面取得了一个重大进展。她们发现微处理器包含一个DROSHA和两个DGCR8分子。她们还揭示出了DROSHA扮演的一个重要而令人惊讶的角色：充当了“分子标尺”。 DROSHA可以识别pri-miRNA较低一端的ssRNA-dsRNA的接合点(junction)，测量离接合点大约11个碱基对的距离，找到精确的切割位点。研究人员还发现DROSHA特异地识别了定位在接合点下端的UG模体（motif），使得它能够更特异性地与pri-miRNAs互作。超越以往的认识，她们发现DGCR8具有三个不同功能的组成部分：尾巴稳定了DROSHA，主体通过招募pri-miRNA提高了加工效率，头部通过识别pri-miRNA的上游元件包括顶端UCG模体确保了加工的精确度。

论文的第一作者Nguyen T. A博士整合了各种生物化学、生物物理学和生物信息学数据，并提出了当前的模型：微处理器的功能性组件与pri-miRNA上的顺式作用元件互作确保了准确加工。这一模型还阐明了微处理器在pri-miRNAs上定位的一个有趣的分子机制。此外，它还让研究人员全面了解了微处理器对具有不同序列和结构特征的各种pri-miRNA底物以不同的方式起作用的机制，澄清了十年来关于pri-miRNA加工机制的争议。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Functional Anatomy of the Human Microprocessor

MicroRNA (miRNA) maturation is initiated by Microprocessor composed of RNase III DROSHA and its cofactor DGCR8, whose fidelity is critical for generation of functional miRNAs. To understand how Microprocessor recognizes pri-miRNAs, we here reconstitute human Microprocessor with purified recombinant proteins. We find that Microprocessor is an ∼364 kDa heterotrimeric complex of one DROSHA and two DGCR8 molecules. Together with a 23-amino acid peptide from DGCR8, DROSHA constitutes a minimal functional core. DROSHA serves as a “ruler” by measuring 11 bp from the basal ssRNA-dsRNA junction. DGCR8 interacts with the stem and apical elements through its dsRNA-binding domains and RNA-binding heme domain, respectively, allowing efficient and accurate processing. DROSHA and DGCR8, respectively, recognize the basal UG and apical UGU motifs, which ensure proper orientation of the complex. These findings clarify controversies over the action mechanism of DROSHA and allow us to build a general model for pri-miRNA processing.