破坏microRNA的重要途径中的新触发器

在怀特黑德研究所成员大卫巴特尔实验室的一项研究中，研究人员已经确定了可以导致果蝇黑腹果蝇中称为microRNA的细胞调节因子降解的基因序列。该研究结果于9月22日发表在MolecularCell上。

“这是一项令人兴奋的研究，它为更深入地了解microRNA降解途径铺平了道路，”同时也是麻省理工学院生物学教授和霍华德休斯医学研究所研究员的Bartel说。“找到这些‘触发’序列将使我们能够在实验室中更精确​​地探测这条通路的运作，这可能对苍蝇——可能还有其他物种——生存到成年至关重要。”

为了产生新的蛋白质，细胞将其DNA转录为信使RNA(或mRNA)，信使RNA提供制造蛋白质所需的信息。当给定的mRNA达到其目的时，它就会被降解。降解过程通常由称为microRNA的微小RNA序列主导。

在之前的工作中，研究人员表明，某些mRNA或非编码RNA转录物不会被microRNA降解，而是可以通过一种称为靶向microRNA降解或TDMD的途径来扭转microRNA的局面并导致它们被破坏。“这条通路导致细胞内某些microRNA的快速更新，”前BartelLab研究生ElenaKingston说。

金士顿希望进一步了解TDMD通路在细胞中的功能。“我想知道‘为什么’，”她说。“为什么microRNA会以这种方式受到调控，为什么它在生物体中很重要?”

以前关于TDMD途径的工作主要是在培养的细胞中进行的。对于这项新研究，研究人员决定使用果蝇黑腹果蝇。苍蝇模型可以更深入地了解该途径如何在活的有机体中发挥作用——包括它是否对有机体的适应性产生影响或对生存至关重要。

研究人员创建了一个模型来研究TDMD，方法是使用在称为Dora的必需TDMD途径基因中发生突变的果蝇(等效的人类基因称为ZSWIM8，如本文所述)。很少有在Dora发生突变的果蝇能活到成年。大多数人在发育早期就死亡，这表明TDMD通路可能对它们的胚胎活力很重要。

将手指放在TDMD通路的触发器上

虽然microRNA不需要许多互补的碱基对来结合和调节它们的mRNA靶标，但在TDMD途径中情况正好相反。为了正常工作，TDMD通路需要一个高度特异性的触发器，它可以是编码蛋白质的mRNA，也可以是非编码RNA。“触发器的独特之处在于它有一个microRNA可以结合的位点，该位点与microRNA有很多互补性，”Kingston说。

在隔离早期的COVID-19大流行期间，Kingston着手编写一个程序，该程序可以根据它们的序列在果蝇中挑选出可能的microRNA降解触发因素。该程序返回了数千次点击，研究人员开始努力缩小哪些站点是测试苍蝇的最佳候选者。

她说：“(在封锁之后)我们一能够回到实验室，我就挑选了我们的前10名左右的候选人，并试图在苍蝇中扰乱他们。”“对我来说幸运的是，其中大约一半最终锻炼了。”

这六种新的触发因素使可指导microRNA降解的已知RNA序列列表增加了一倍多。为了使这一发现更进一步，研究人员对触发中断时果蝇发生的情况进行了分析。

研究人员发现，其中一个触发因素——一种长的非编码RNA——在角质层或果蝇胚胎的防水外壳的正常发育中发挥作用。“我们注意到，当我们扰乱这个触发器时，苍蝇胚胎的角质层弹性发生了变化，”金斯顿说。“当我们将胚胎从蛋壳中取出时，我们可以看到这些角质层膨胀并膨胀。”

由于臃肿的表型，Kingston决定以哈利波特系列中的角色Marge阿姨的名字命名长的非编码RNAmarge。在“哈利·波特与阿兹卡班的囚徒”中，玛姬姨妈的嘲讽导致哈利不小心对她施了魔法，导致她充气并飘走。

未来，已经毕业并开始在生物技术行业工作的金士顿希望研究人员能够拿起火炬，学习其他TDMD触发器的作用。“我们还有其他几个触发因素[来自这篇论文]，它们在飞行中没有已知的生物学作用，”她说。“我认为这为其他人开辟了进入并提出问题的领域，'这些触发器在哪里起作用?他们在做什么?当你失去它们时，表型是什么?'”