中科院Science子刊发布小RNA研究重要成果

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院、上海市计划生育科学研究所等结构的研究人员，采用高度敏感的测序揭示出了小鼠卵母细胞和早期胚胎中小RNAs的动态改变和活性。他们的研究结果发布在6月10日的Science Advances杂志上。

中科院上海生命科学研究院的吴立刚（Ligang Wu）研究员，及任职于上海市计划生育科学研究所和上海交通大学的施慧娟(Huijuan Shi)研究员是这篇论文的共同通讯作者。施慧娟研究员主要从事雄性生殖调控机制和男性不育发生机制的基础研究，以及男性生育力检测诊断新技术的研发和临床应用。吴立刚研究员则主要从事miRNA和RNAi对基因表达调控的分子机制研究，曾取得多项突破性的重要研究成果。

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2015年，吴立刚研究员领导中科院上海生命科学研究院的研究人员设计出了一种替代性的小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）前体，将之命名为saiRNA (single-stranded, Argonaute 2 (Ago2)-processed interfering RNA)，并证实这种核酶增强saiRNA可触发有效的基因沉默，且显示更少的脱靶效应。这一研究成果发布在10月12日的Nature Communications杂志上(吴立刚课题组Nature子刊发布RNAi新工具 )。

在哺乳动物细胞中，长度小于35个核苷酸(nt)的小RNAs包括三大类：microRNA (miRNA)、内源性小干扰RNA(endo-siRNA)和piRNA(PIWI-interacting RNA)。miRNAs是大多数真核生物编码的一类长度约为21-nt的高度保守的小RNAs(康乐院士PNAS发布miRNA研究重要发现 )。Endo-siRNAs结构与miRNAs相似但具有较小的保守性。miRNAs和endo-siRNAs均结合Argonaute (AGO)蛋白，参与转录后基因调控。miRNAs通常是通过结合3′非翻译区中部分互补的miRNA反应元件来加速靶mRNAs脱腺苷化和/或抑制靶mRNAs翻译发挥功能，而endo-siRNAs是通过诱导内切酶切割mRNAs中完全互补的靶序列来发挥它们的抑制效应。piRNAs是与Piwi亚家族蛋白结合，长度为25-33nt的单链长链小RNAs。它们能够在转录及转录后水平上抑制转座元件，对于雄性生育必不可少(Cell发布piRNA重要发现 )。除了具有不同的分子特征，这三类小RNAs的组织分布也不相同。miRNAs广泛分布于各种组织中，而endo-siRNAs和piRNAs在哺乳动物配子中非常丰富。

尽管越来越多的证据表明，小RNAs在卵子产生及早期胚胎发育中起重要作用。由于能得到而用于测序分析的RNA不足，当前对于它们的表达动态和改变认识有限。在这篇Science Advances新文章中，研究人员采用了一种经改良只需10 ng总RNA或50个卵母细胞的深度测序方法，分析了小鼠卵母细胞和早期胚胎中的小RNAs。

他们发现miRNA表达始于受精后不久，相比于卵母细胞miRNAs，在受精过程中由精子携带至受精卵中的成熟miRNAs相对少见。有趣地是，在1细胞和2细胞胚胎中受精卵miRNAs显示3′单和寡腺苷酸化显著增高，这有可能保护了miRNAs免于在这一时期发生大量降解。此外，生物信息学分析结果显示，miRNA的功能从卵母细胞至2细胞期受到抑制，似乎在2细胞期后再度活化调控了在胚胎发育中起重要作用的一些基因。

由此，新研究为进一步探究早期胚胎中的小RNAs提供了一种高度敏感的分析方法和有价值的数据集。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Highly sensitive sequencing reveals dynamic modifications and activities of small RNAs in mouse oocytes and early embryos

Small RNAs play important roles in early embryonic development. However, their expression dynamics and modifications are poorly understood because of the scarcity of RNA that is obtainable for sequencing analysis. Using an improved deep sequencing method that requires as little as 10 ng of total RNA or 50 oocytes, we profile small RNAs in mouse oocytes and early embryos. We find that microRNA (miRNA) expression starts soon after fertilization, and the mature miRNAs carried into the zygote by sperm during fertilization are relatively rare compared to the oocyte miRNAs……

作者简介：

吴立刚

1992年9月～1996年 7月 上海交通大学生物科学与技术系生物化学工程专业，获本科学位。 1996年9月～2001年7月中国科学院上海植物生理研究所遗传学专业(硕博连读研究生)，获理学博士学位。 2001年12月～2008年7月美国纽约大学医学院（New York University School of Medicine）博士后，从事miRNA和RNAi对基因表达调控的分子机制研究。 2008年7月～现在中科院上海生科院生化与细胞所，研究员，博士生导师，研究组长，从事miRNA和RNAi调控基因表达的机制及其功能研究主要从事miRNA和RNAi对基因表达调控的分子机制研究，取得多项突破性的重要研究成果。1) 发现诱导分化细胞内miRNAs通过抑制翻译和引发mRNA降解两种机制调控发育相关的Lin-28基因表达。2) 发现miRNA抑制翻译和引发mRNA降解是两种相互独立的调控基因表达机制，阐明miRNA首先通过对mRNA 3'-Poly(A)进行加速脱腺苷酸化、从而快速降解整个mRNA的分子机制。3）发现哺乳动物细胞RNAi可以通过Ago2以外的家族成员抑制翻译和引起mRNA脱腺苷酸化降解而导致基因沉默。还发现RNAi的专一性组织细胞差异及其依赖于细胞内Ago家族成员的相对表达水平。

施慧娟

1999年华东理工大学生物化学专业博士毕业，美国人口理事会生物医学研究所博士后培训3年，主要从事雄性生殖调控机制和男性不育发生机制的基础研究，以及男性生育力检测诊断新技术的研发和临床应用。