行业资讯 > 最新资讯 > 科研成果

Nature:独特的miRNA表观遗传加工标记

就像两条DNA链自然将自身排列成螺旋结构一样,DNA分子的表亲RNA可以形成发夹样环。但不同于DNA只承担专一的工作,RNA扮演着许多的角色——包括充当一些阻断基因活性的RNA小分子的前体。这些小RNA分子必须通过修剪长发夹环结构而获得,由此提出了一个问题:细胞是如何知道哪些RNA环需要以这种方式进行加工,哪些则不需要的呢?


洛克菲勒大学发表在3月18日《自然》(Nature)杂志上的一项新研究,揭示出了细胞是如何挑选出意味着编码microRNAs的发夹环的:它们带上了一个化学基团标签。由于microRNAs帮助控制了全身的一些过程,这一发现对于发育、健康和疾病,包括癌症(这项研究的切入点)都将产生广泛的影响。


研究作者、系统癌症生物学Elizabeth和Vincent Meyer实验室主任、高级主治医生Sohail Tavazoie说:“我们实验室以及其他机构的研究工作已经证实了,在许多癌症中都有microRNAs水平的改变。为了更好地了解这种情况发生的原因及机制,我们需要首先解答一个更基本的问题,更仔细地查看细胞通常是如何识别和加工microRNAs的。我实验室的助理研究员Claudio Alarcón发现,细胞利用了一种特异的化学标签来提高或是减少microRNAs。”


长期以来被称作为是DNA和蛋白质中介物的RNA,已被证实是一个多功能的分子。科学家们已发现了许多类型RNA分子,包括调控基因表达的microRNAs。microRNAs作为DNA被编码进基因组中,然后转录为称作为初级microRNAs(primary microRNAs)的发夹环RNA分子。随后这些环被剪除掉就生成了microRNA前体。


为了弄清楚细胞是如何知道启动修剪哪些发夹环,Alarcón着手寻找了细胞对注定变为microRNAs的RNA分子所做的修饰。利用生物信息学软件,他细查了未加工RNA序列中不同寻常的模式。由于在未处理初级microRNAs中以惊人的频率出现,GGAC序列突显出来。GGAC转而将研究人员引导向一种叫做METTL3的酶,它在腺嘌呤的一个特殊位点用一种化学标志物——甲基团标记了GGAC片段。


Alarcón说:“在我们涉及到METTL3时,一切都有了意义。鸟嘌呤上的这一甲基(m6A标记)是最常见的一种已知RNA修饰(延伸阅读:潘滔教授Nature揭示重要表观遗传开关)。尽管已知METTL3稳定并促成了mRNA的加工,但却有人怀疑它完成了更多的工作。现在我们获得了证据证实了它的第三个作用:加工初级microRNAs。”


在一系列实验中,研究人员证实了加甲基标记的重要性,发现几乎所有类型未加工microRNAs都有高水平的这种标记,表明它是一个与这些分子相关的通用标志。当他们减少METTL3的表达时,未加工初级microRNAs累积,表明METTL3的加标记作用对于这一过程非常重要。在细胞培养物和生物化学系统中进行研究,他们发现当存在这些甲基标签时初级microRNAs加工更加高效。


Tavazoie 说:“除了添加这些标签,细胞也可以除去它们,因此这些实验鉴别出了一个可用来上调或下调microRNA水平,由此改变基因表达的开关。我们不仅看到癌症中一些microRNAs异常,也看到METTL3水平发生了改变,表明这一信号通路可能控制了癌症发展。”


原文链接:N6-methyladenosine marks primary microRNAs for processing


相关阅读:

Cell:变节的miRNA

Nature:瞄准miRNA的抗癌火箭炮

Nat Commun:一种miRNA促进食管癌发生

用于miRNA表达与抑制的慢病毒产品


热门排行

推荐阅读