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《公共科学图书馆·生物》。2005年3月;3(3):e114。
2005年2月15日在线发布。 数字对象标识:10.1371/期刊.pbio.0030114
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破坏的种子:预测microRNA如何选择目标

比较果蝇(13000)和人类(20000)的基因数量,很明显,复杂性不仅来自基因数量,还来自这些基因的调控方式。近年来,越来越清楚的是,一类称为microRNAs(miRNAs)的分子对大多数动植物物种的基因表达具有重要的调控作用。miRNAs只有22个核苷酸长,通过阻止蛋白质编码信使RNA(mRNAs)的翻译来控制细胞的蛋白质组成。当miRNA与mRNA配对时,通过分子间的互补碱基配对,mRNA要么被破坏,要么不被翻译。

已经在动物中发现了数百种miRNA,但只有少数的功能已经被确定,主要是通过遗传研究。如果能够预测miRNA靶点,则可以分配更多的功能。这种方法在植物中有效,因为miRNAs和它们的目标通过碱基对近乎完美的互补性配对。但是这些分子在动物体内遵循不同的规则,因为双链包含的互补序列只是被间隙和不匹配打断的短片段,这使得预测miRNA靶点成为一个挑战。

在一项新的研究中,德国欧洲分子生物学实验室的Stephen Cohen及其同事利用遗传学和计算分析相结合的方法建立了miRNA–mRNA配对的基本规则,并确定了具有不同功能特性的不同类别的miRNA靶点。虽然miRNA只有22个核苷酸长,但其5′端和3′端似乎在结合中起着不同的作用。Cohen及其同事表明,miRNA的功能靶点可分为两大类:主要依赖于与miRNA的5′端配对的靶点(称为5′优势位点),具有不同程度的3′配对,以及也需要miRNA的3′端配对(称为3′补偿位点)的靶点。令人惊讶的是,miRNAs可以通过与所谓的种子位点强配对来调节其靶点,这些种子位点仅由7或8个与miRNA5′端互补的碱基组成。5′互补性较弱的靶位点需要与miRNA的3′端功能进行补充配对。发现几乎不需要序列互补性,这意味着目标位点比以前认识到的要多得多。

miRNA 3′端虽然不是必需的,但有望赋予某些功能,因为它在动物中往往是保守的。miRNA 3’端通过允许与miRNA 5′端仅有有限互补性的靶位点的功能,提供了额外的调控措施。作者推测,种子位点可能是需要抑制的蛋白编码基因获得的第一个功能位点,并且可能获得额外的位点来促进更强的抑制。

根据他们的实验结果,科恩和同事搜索了果蝇属并估计苍蝇基因组中每一个miRNA都有大约100个位点。由于果蝇有96到124个miRNA,这意味着它有8000到12000个靶位点(在采样的11000个基因中)。这表明miRNAs调节了大部分蛋白质编码基因。在已知的动物miRNAs中,许多调节关键的发育过程。这种预测靶点的新方法应该有助于揭示这些微小RNA实际上有多少调节控制流。


文章来自PLOS生物学由以下人员提供普洛斯