小RNA是动物发育时控的通用调控因子

　　

马萨诸塞总医院和哈佛医学院的科学家发现了一个小RNA基因，可以控制包括鱼类，海胆，软体动物，苍蝇，线虫和人类在内的各种生物的发育过程中的时间确定。

发现一个普遍保守的基因可以控制发育的时间控制，证明是发育生物学的一个基本观点。发育生物学研究多细胞生物在从一个受精卵发育成一个成年生物的过程中，如何控制复杂的细胞变化过程。11月2日出版的《Nature》杂志上发表了这份研究报告。

该研究组由两名博士后Amy Pasquinelli博士和Brenda Reinhart博士，以及一个世界范围的研究海洋软体动物，水母，珊瑚，海绵，蠕虫，苍蝇，小鼠，鱼类，海胆的生物学家共同组成。

通过对诺亚方舟上的这些生物的基因进行研究，该研究组发现这种小RNA基因普遍存在于从两边对称的动物之中，但是在更原始的动物，如海绵和珊瑚，中没有这种基因，在植物或微生物中也没有这种基因。RNA基因是最终产生单链RNA分子，而不是蛋白质的基因。

该研究组发现的这种发育时间的共同性质，表明动物中这种小RNA基因在大约十亿年前进化产生，以调节从早期的幼虫阶段到晚期的生殖阶段的转变，几乎所有的物种都从共同的祖先那儿继承了这一基因。

因为该基因在漫长的时间内一直保持不变，它可能可以调节所有动物共有的发育特征。目前几乎完整的人类和果蝇基因组序列对该基因的发现起到了帮助作用。

今年早期Ruvkun研究组在2月24日出版的《Nature》杂志上发表了他们的发现：C.elegans中一个长为21个核苷酸的名为let-7调节性RNA分子，可以调控线虫发育过程中的时相转变。

这种调控性RNA基因，在动物从幼虫成熟，进入成年阶段的时候开启，并且对于这种转变而言是必须的，可以与其它时控基因的信使RNA配对形成双链RNA，从而抑制这些基因的活性。

在当前的报告中，Ruvkun的研究组利用基因组序列搜索以检测果蝇和人类基因组数据库中与let-7 RNA可以很好配对的部分。他们然后报告说，人类与果蝇中也含有表达这一21个核苷酸的RNA，并且在果蝇和斑马鱼中，这种小RNA基因只在发育的晚期开启，与线虫的情况一样。

在更多种类的动物样品中，他们发现let-7调控RNA也只在软体动物和环节动物的发育晚期表达，在更原始的动物中，如水母，珊瑚和海绵中缺少这种基因，在非动物物种中（植物和微生物）也没有这种基因。该研究组还发现let-7RNA的主要靶RNA，在果蝇和斑马鱼中也是保守的，同样与let-7RNA形成配对的靶RNA中的特异元件也是保守的。

这篇论文提供了强有力证明：let-7调控RNA普遍地在许多动物物种的发育过程中，起到激发重要的时相转变，从幼虫到成虫，的作用。然而人类和其它哺乳类动物没有幼虫阶段，可能它们的let-7 RNA基因可以调控象婴儿换牙，或青春期特定组织的生长之类的发育转变。发育时控出现任何问题将可能导致各种人类生产缺陷。

Ruvkun解释说，当前使用的基因组测序分析方法忽略了象let-7基因之类的基因。比如，对人类基因数的估计从25000到100000，主要是因为当前检测巨大的染色体上的基因的方法非常原始。大多数发现基因的计算机程序以检测蛋白编码DNA片断为焦点，这是最常见形式的基因。但是存在着数千个编码RNA而不是蛋白产品的基因。

编码RNA的基因是最原始的基因，它们的产生早于编码蛋白的基因，在称为“RNA世界”的世界里生命被RNA所控制。甚至今天，编码蛋白的基因还要依赖核酶——一种古老的RNA酶，以进行从信使RNA到蛋白的翻译过程。

短至21个核苷酸的编码RNA的基因，如let-7 RNA，在基因组序列分析中容易被忽视，对线虫进行遗传分析的研究中发现了该基因，并且对基因组序列进行比较揭示了它的普遍性。

随着更多的基因组序列产生，如序列全球性比较，通过发现不同动物基因组中保守的长DNA区，将揭示其它调控基因。这些分析将找到基因组仍携带的RNA世界中的剩下部分。Ruvkun实验室发表的该论文同样证明了进行少数远亲物种的基因组序列数据比较可以加快在亲缘性相当远的物种中基因的发现。

let-7调控RNA的广泛作用的发现可能是发育生物学研究中取得的基础性一步。一个类似的通用控制基因名为homeobox，编码一个结合DNA的蛋白，是1984年在果蝇中发现的。那个发现带来了持续至今的脊椎动物和非脊椎动物发育生物学的复兴。

类似的，发现let-7时控RNA在动物界——从线虫到果蝇，到小鼠，再到人类——的保守性，将引发动物时控如何被调控的进一步研究。

——摘译自11月1日EurekAlert