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微RNA的终结
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Rene F. Ketting7 B$ w/ x$ X: Q& B' N6 |
3 l) j D$ d& J' zCell 131, 1226 – 1227, December 28, 2007) i* G. ~, t1 e
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/ P$ H0 A$ ] X2 O. Q5 T/ R0 R3 C( f Dead end (Dnd1)是一个RNA结合蛋白，可介导生殖细胞的存活，抑制生殖细胞肿瘤的形成。Kedde等提供的证据表明Dnd1通过逆转微RNA介导的mRNA沉默发挥上述作用。
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) O. l- G8 @$ d' R' B 尽管在不同的物种中生殖细胞会因差异极大的机制而很不相同，但它们存活和发育所需要的基因却很相似。这类高度保守的基因之一是为RNA结合蛋白Dead end (Dnd1)编码的基因。已有研究表明Dnd1调节生殖细胞存活并抑制生殖细胞肿瘤生成，但对它怎样发挥作用了解不多。Kedde等在本期Cell发表的研究工作认为Dnd1通过与靶mRNA结合，阻止靶mRNA与微RNA(miRNA)相互作用，从而使mRNA不受miRNA介导的抑制。
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* P0 B, E4 R/ m. h! r Dnd1最初是作为生殖细胞必需的基因而被鉴定的。在鉴定胚质（也称为nuage，是生殖细胞具有的颗粒状特殊结构）的特有mRNA时，通过对斑马鱼大规模筛选发现了Dnd1。之后在Ter小鼠中发现Dnd1有一个早熟的终止密码。Ter小鼠除了在一种遗传背景中有高频率的睾丸生殖细胞肿瘤，还有生殖细胞的丢失。然而，除了Dnd1有可能影响某些RNA生物学之外，人们对它的分子机制一无所知。
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' J; ]7 C: j! }% ?* x! C 越来越多的证据表明，miRNA在生殖细胞生物学中起重要作用。miRNA通常可使mRNA翻译沉默，并常常影响靶mRNA的稳定性。微RNA通过与mRNA的同源区结合施加影响，这个同源区一般是作为miRISC核蛋白体复合物一部分的3’非翻译区(UTR)。Voorhoeve等展示了miRNA可以有人生殖细胞原癌基因的作用。在斑马鱼中，miR-430可从体细胞中消除母体衍生的nanos和tdrd7 mRNA。但是在生殖细胞中，尽管存在miR-430，nanos和tdrd7 mRNA仍被保留。Kedde等通过揭示Dnd1抑制miRNA介导的mRNA沉默，建立了一个可解释上述两种观察的机制。9 g" {( i& K5 ~ D7 s% S" k) {) x+ S% x. Q
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Kedde等进行了基于细胞培养的测定，发现Dnd1可以增加含有肿瘤抑制因子LATS2和p27基因的3’ UTR的报告基因的表达。先前的研究表明miR-372和miR-373可通过专一性作用于LATS2 3’UTR而成为生殖细胞中的原癌基因。重要的是，这些报告基因增加表达的能力取决于在报告基因中存在的一个有功能的miRNA结合位点(miR-372作用于LATS2报告基因，miR-221作用于p27报告基因)。Agami及其同事进一步揭示了Dnd1与p27 3’UTR的miRNA识别位点旁侧的富U区域结合。尽管LATS2 3’UTR没有可清晰识别的富U区域，但它也受Dnd1的影响。, W& z* K8 ~, z2 l6 d# v, m; z
3 ~. M9 F# y1 m. G! E d 更重要的是Kedde等通过进一步深入研究，找出了可对内源Dnd1蛋白进行分析的区域。他们揭示了在斑马鱼中，nanos和tdrd7 mRNA对miR-430的强烈抗御性需要Dnd1。在这些例子中，Dnd1发挥功能所需要的富U区域在miRNA结合位点旁侧。这项发现是否可全面解释在斑马鱼中敲除Dnd1后所观察到的生殖细胞损伤？这是一个悬而未决的问题，因为对这个问题进行测试的实验尚未完成。如果敲除Dnd1后引发的生殖细胞损伤是由于miRNA介导的mRNA沉默，那么去除miRNA产生的关键酶Dicer应能恢复因Dnd1丢失而造成的生殖细胞损伤。Kedde等还发现Dnd1可在人畸胎瘤衍生细胞系中保护miR-372的标靶LATS2。miR-372在许多睾丸生殖细胞肿瘤中大量表达。在肿瘤生成中，可通过超量表达miR-372来抵消Dnd1的抑制作用。不幸的是，在这些肿瘤中，在Dnd1的存在与miRNA的表达之间目前还没有找到紧密的相关性。
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总而言之，上述结果清楚表明内源Dnd1影响miRNA介导的某些mRNA的抑制。Dnd1是怎样发挥作用的？由于Kedde等展示了Dnd1可阻止miR-221与p27 3’UTR的结合，因此至少有两种相互兼容的可能性。第一，Dnd1可能在物理上封阻miRNA与miRNA靶位点的接触。Nanos和tdrd7 3’UTR的富U区域是直接位于miR-430种子匹配序列的5’端（种子匹配序列是miRNA最靠近5’端的部分，对靶位点的识别非常重要）。尽管miRNA活性可能不需要miRNA与种子匹配序列上游碱基的配对，但蛋白质与该区域的结合可能会在空间上干扰miRISC。Kedde等还揭示了在p27 3’UTR中的一个与miRNA靶位点非直接邻接的富U区域也能阻止miRNA介导的沉默。目前我们对miRISC标靶识别位点的结构基础和参与基因沉默的Dnd1与RNA结合的结构基础都缺乏研究。第二个可能性是Dnd1可能会改变mRNA的亚细胞位置，使其不能接触miRNA。与此观点一致的是，Dnd1位于原始生殖细胞中的核周分散颗粒上。尽管由于缺少Dnd1抗体而无法分析它在早期胚胎形成中的亚细胞分布，但它可能与nanos和tdrd7 mRNA一样，在斑马鱼发育的早期阶段位于胚质。这些mRNA在该发育阶段是否被翻译尚不清楚，但人们一般认为这些颗粒状结构具有被抑制的性质。当生殖细胞前体到达生殖腺前体时，nanos和tdrd7 mRNA成为细胞质mRNA。此时miR-430水平下降，不需要在保护性结构中储存这些mRNA。& t1 w) `; w$ A
+ Z% _, i4 `' I3 z% `* y& s 由于mRNA的3’UTR是许多RNA结合蛋白的标靶，miRISC只是其中一种，因此由非miRNA复合物组成部分的RNA结合蛋白调节miRNA介导的mRNA沉默并不奇怪。例如，RNA结合蛋白HuR可在人肿瘤细胞中解除miRNA介导的抑制，在突触中的miRNA活性也由类似的方式进行调节。发现有医学作用的miRNA调节物只是时间问题。Kedde等表明这种努力决绝不会终止。
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本文转自建人先生原创，感谢 |
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发表于 2009-4-28 21:38
发表于 2010-2-8 21:58
