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科学家发现多种RNA元素如何控制微RNA的生物发生

科学家发现多种RNA元素如何控制微RNA的生物发生

在人类(以及所有其他生物)中,基因编码蛋白质,而蛋白质反过来又调节身体中所有不同的特定细胞功能。我们在DNA中发现的遗传信息首先通过转录过程转化为信使RNA (mRNA)。信使rna充当模板,被称为核糖体的细胞内细胞器读取,然后从正确的氨基酸成分中生成(或翻译)适当的蛋白质。微rna是不产生任何蛋白质的短的非编码rna。然而,它们在调控mrna的稳定性和将mrna翻译成蛋白质方面确实发挥了重要作用。此外,mirna的异常表达与多种人类疾病相关,如各种类型的癌症,由于mirna的缺陷导致致癌性mrna水平升高或抑癌性mrna水平降低。因此,掌握细胞中miRNAs合成的能力对于纠正其表达缺陷从而治疗这些疾病的治疗方法的发展至关重要。

为了维持细胞的正常功能,必须严格控制mirna的表达。人类微处理器复合体负责切割pri-miRNAs产生miRNA前体(pre-miRNAs),从而最终决定miRNA的功能,这就是为什么它是本研究的重点。一些RNA元素位于pri-miRNA结构的某些部分(即在此之前,人们已经发现,心尖环、基底节和下茎)会影响微处理器对pri-miRNA的处理。然而,一个长期存在的疑问是,在pri-miRNA的上茎区是否存在可能影响微处理器切割能力从而影响后续细胞过程的RNA元素。

香港科技大学生命科学系助理教授阮端安教授领导的研究小组最近发现,pri-mRNAs的上茎部的RNA元素如何影响微处理器的作用。在这项研究中,该团队首先利用人类细胞建立了一个可靠的蛋白质纯化系统,然后进行了高通量酶学分析,以研究微处理器的催化机制,因为它裂解了大约20万个随机的pri- mirna。然后,他们使用下一代测序技术运行分析结果,并使用各种生物信息学工具分析他们获得的大数据。最后,大数据分析的结果在人体细胞中得到验证。阮教授和他的团队在pri-mRNAs的上茎中发现了多种RNA元素,它们对调节人类细胞中各种mirna的表达至关重要。这些元素的存在意味着当用微处理器裂解pri- mrna时,产生的产物更少,或者产生各种不同的裂解位点,而不是原来的位点。这些影响了mirna的表达水平,从而导致mrna后续产生蛋白的失调,从而导致人类细胞活动异常。

“我们的工作增进了我们对不同细胞过程中mirna差异水平的理解。我们的新结果可能帮助我们解释许多与mirna相关的人类疾病的原因。也通过专门针对特定的RNA元素我们确定,我们应该能够恢复正常水平的许多abnormally-expressing microrna在许多miRNA-related紊乱,导致临床miRNA-based诊断学的发展潜力,”李Shaohua的两个co-first作者之一。另一位共同第一作者Trung Duc Nguyen补充说:“我们的下一步是通过设计新的RNA底物来开发我们的高通量酶学检测,并通过工程蛋白来识别更多对准确和有效的miRNA生产至关重要的RNA元素。”

“上个月,我和我的团队发表了另一篇论文,这一次是在核酸研究上,我们在那里发现了控制miRNA水平的其他新的、令人兴奋的RNA元素。我们目前正在使用不同的方法,包括基因编辑技术,来修改我们在这两项研究中发现的RNA元素,以便更准确地控制细胞系统中mirna的水平。这项研究的预期结果将为这些RNA元素靶向治疗mirna相关疾病的未来发展奠定基础。”阮教授说。

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