高峰《自然》子刊：miRNA过程新成员

　　

生物通报道：MicroRNA(miRNA) 是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA，主要参与基因转录后水平的调控，其相关的研究已成为了近期生命科学研究的热点，但是有关miRNAs如何调控信号的过程至今知之甚少。来自加州大学洛杉机分校著名的戴维季芬医学院（David Geffen School of Medicine）生物化学系，以及分子生物学学院的研究人员发现在miRNAs过程中亚铁血红素（Heme）的作用，这提示miRNAs的基因调控网络也许与包含亚铁血红素的信号传导途径相关，为进一步了解miRNA调控过程提出了一个新方面。这一研究成果公布在本期的《Nature-Structural & Molecular Biology》杂志上。

文章的通讯作者为加州大学洛杉机分校的高峰博士（Feng Guo，音译）。

原文摘要：
Nature Structural & Molecular Biology - 14, 23 - 29 (2006) 
Published online: 10 December 2006; | doi:10.1038/nsmb1182 
Heme is involved in microRNA processing
[Abstract]

MicroRNAs (miRNAs)是一种21－25nt长的单链小分子RNA，广泛存在于真核生物中，是一组不编码蛋白质的短序列RNA，其特点就是高度的保守性、时序性和组织特异性。研究表明miRNA可能决定组织和细胞的功能特异性，也可能参与了复杂的基因调控，对组织的发育起重要作用。

miRNAs最初作为pri-miRNAs（primary miRNAs）的一部分细胞核中表达。在细胞核内，pri-miRNAs被一种叫做Drosha的酶部分消化，形成70个核苷酸长度的发夹miRNA前体（pre-miRNA），pre-miRNA被输出到细胞质中，并在那里进一步加工形成更短的成熟miRNAs，在机体正常发育和病理状态下，pri-miRNAs的表达水平和与之相应的成熟miRNAs的量是不同的。

然而miRNA这个过程是如何被调节的至今仍然属于未知领域，在这篇文章中，研究人员发现在第一个步骤中的关键因子：RNA绑定蛋白DiGeorge关键区域8 (RNA-binding protein DiGeorge critical region-8 ，DGCR8）是一个亚铁血红素结合蛋白，其与heme的结合会促进DGCR8形成二聚物。这种heme-bound DGCR8二聚体能结合上pri-miRNAs，能激活pri-miRNA剪切，而相反没有结合heme则这种活性很低。

研究人员还发现DGCR8与heme的结合区域抑制了单体（未结合heme的DGCR8）pri-miRNA过程活性，这种假定的自抑制过程可以通过heme逆转。这些研究结果都说明了heme在pri-miRNA过程中的作用，暗示着miRNAs的基因调控网络也许与包含亚铁血红素的信号传导途径相关，这可能为miRNA研究翻开了新的篇章。

近期在《Science》杂志上也有一篇由约翰霍普金斯研究院完成的miRNA研究进展，他们发现了一种称为miR-29b的microRNA分子独特细胞定位的机制，希望借此揭示microRNA的其他未知功能。
（生物通：张迪）

 

 

 

附：

Feng Guo 

Assistant Professor, Biological Chemistry 
Member, ACCESS Department - Biological Chem. 

Email：[e-mail]

Structure and function of non-coding RNAs 

The functions of RNA extend far beyond coding for amino acid sequences. My research group is interested to elucidate how non-coding RNAs function by forming defined three-dimensional structures and by interacting with proteins. In particular, we are investigating how a class of small RNAs (called microRNA or miRNA) is processed and used as guides for target recognition in RNA interference. The projects will be investigated using X-ray crystallography, biochemistry and in vitro evolution methods. 

MiRNAs are involved in many important biological functions. The expression of some miRNAs has recently been demonstrated to correlate with cancers. They regulate the expression of many protein-coding genes by targeting their messenger RNAs (mRNAs) for cleavage or translational repression. To become the short mature functional forms, the long primary transcripts (pri-miRNAs) need to be specifically recognized and cleaved by a series of dedicated cellular processing factors. In this sense, it is this series of processing machinery that determines which RNAs out of the large number of RNA molecules existing in both the nucleus and cytoplasm are processed into mature miRNA. The first step of this processing pathway involves two protein factors, Drosha (a ribonuclease III family member) and DGCR8 (an RNA binding protein). We are characterizing the RNA binding and cleavage properties of these proteins, in the hope to use the knowledge to improve the algorithms to predict new miRNA genes and to design gene knockdown technologies by mimicking pri-miRNA.