清华大学戚益军教授Plant Cell发表miRNA成果

 来自清华大学的研究人员在新研究中证实，在拟南芥中TRN1通过促进miRNAs 与AGO1的结合而正向调节miRNA的活性，并且揭示了两个输入蛋白家族β蛋白在miRNA装载中的对立作用。这一研究发现发表在9月23日的《Plant Cell》杂志上。

本文通讯作者戚益军博士是清华大学生命科学学院教授、长江学者、国家杰出青年基金获得者，在RNA干涉方面的研究居国际领先水平。近年的研究在国际顶级杂志CELL/Nature/Mol Cell/Gen&Dev/Plant Cell等发表多篇研究论文。

MicroRNA（miRNA）是一类21到24个核苷酸的小RNA（sRNAs），在真核生物中调节着各种各样的生物学过程。通过与靶mRNAs碱基配对，miRNAs介导mRNA断裂，促进mRNA降解和/或转录抑制，从而下调它们的表达。在拟南芥中，miRNA位点被RNA聚合酶II（Pol II）转录成初级miRNA转录本（pri-miRNAs），这通过DICER-LIKE1（DCL1）被共转录成miRNA/miRNA双链体。在加工之后，miRNA/miRNA双链体被主要装载入ARGONAUTE1 (AGO1)。MiRNA双链体的随从链被选择性地置换，而引导链则仍与AGO1连接，以形成miRNA-诱导的沉默复合体（miRISC）的核心。在碱基互补的引导下，miRISC被引导到其靶mRNA，从而导致mRNA裂断或转录抑制。

越来越多的证据表明，5’核苷酸的身份和sRNA双链体的结构，以及来自上游生物合成机器的尚未确定的信号，共同引导sRNAs到AGOs的特异性运载。5’尿苷对于将大量miRNAs分拣到AGO1起着主要作用，而miRNA/miRNA双链体结构也有助于一些miRNAs向AGO1或AGO2的装载，AGO1或AGO2的PIWI结构域内的某些基序，似乎对于该结构的识别至关重要。

最近有研究显示，一个新的辅助因子参与了miRNA装载。采用烟草的研究发现，分子伴侣HSP90可促进miRNA是到AGO1的装载。该研究小组此前确定了一个输入蛋白β家族蛋白——EMA1，作为miRNA活性的一个正向调节因子。EMA1并不参与miRNA和AGO1的积聚或核/质分布，但是却正向调节miRNA到AGO1的运载。在拟南芥中，输入蛋白β家族包括17个成员。根据运输方向，输入蛋白β家族成员被分类为输入蛋白和输出蛋白。

在这项研究中，通过EMA1的一个抑制筛选，该研究小组将另一个输入蛋白β蛋白——TRANSPORTIN1 (TRN1)确定为miRNA通路中的一个调节组分。TRN1的突变并不会降低miRNA的积累，但是它却影响了miRNA的活性。研究人员发现，TRN1与AGO1相互作用。TRN1的货物识别所必需的这三个保守的残基如果发生突变，则可降低其与AGO1的相互作用，并损害其在调控miRNA活性中的功能。有趣的是，TRN1功能障碍并没有改变miRNAs和AGO1的细胞质-细胞核分布，但是却降低了与AGO1相关的miRNAs的数量。这些结果表明，TRN1可通过促进miRNAs与AGO1的结合而正向调节miRNA活性，并且还揭示了两个输入蛋白β家族蛋白在miRNA装载中的对立作用。