來自美國著名的斯克利普斯研究院(Scripps Research Institute)免疫學(xué)系,,廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院細胞生物學(xué)與腫瘤細胞工程教育部重點實驗室(The Key Laboratory of the Ministry of Education for Cell Biology and Tumor Cell Engineering),中科院上海研究院健康科學(xué)研究所,,內(nèi)布拉斯加州大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)Dicer1突變小鼠對于水皰性口炎病毒(Vesicular virus,VSV)易感性增加,,并且野生型等小鼠中并不會出現(xiàn)這種情況,,這說明miR24和miR93的缺失也是Dicer1d/d 細胞中VSB復(fù)制增多的原因之一。并進一步說明宿主miRNA與病毒的相互作用中扮演著重要的角色,。
文章的通訊作者是來自斯克利普斯研究院,,廈門大學(xué)生科院的特聘教授韓家淮,其研究領(lǐng)域是以L929和MCF-7細胞株為對象,,采用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體隨機插入基因失活的方法,,通過TNF篩選獲得TNF抗性細胞株,從而得到與TNF誘導(dǎo)細胞凋亡相關(guān)的功能基因.分析這些基因在細胞凋亡通路的作用,。
RNA沉默是存在于生物中的一種古老現(xiàn)象, 是生物抵抗異常DNA(病毒,、轉(zhuǎn)座因子和某些高重復(fù)的基因組序列)的保護機制, 同時在生物發(fā)育過程中扮演著基因表達調(diào)控的角色,它可以通過降解RNA,、抑制翻譯或修飾染色體等方式發(fā)揮作用,。
RNA沉默存在兩種既有聯(lián)系又有區(qū)別的途徑: siRNA(small interference RNA)途徑和miRNA(microRNA)途徑。siRNA途徑是由dsRNA(double-stranded RNA)引發(fā)的, dsRNA被一種RNaseⅢ家族的內(nèi)切核酸酶(RNA- induced silencing complex, Dicer)切割成21~26 nt長的siRNA, 通過siRNA指導(dǎo)形成RISC蛋白復(fù)合物(RNA-induced silencing complex)降解與siRNA序列互補的mRNA而引發(fā)RNA沉默,。而miRNA途徑中miRNA是含量豐富的不編碼小RNA(21~24個核苷酸), 由Dicer酶切割內(nèi)源性表達的短發(fā)夾結(jié)構(gòu)RNA(hairpin RNA, hpRNA)形成,。miRNA同樣可以與蛋白因子形成RISC蛋白復(fù)合物, 可以結(jié)合并切割特異的mRNA而引發(fā)RNA沉默,。盡管引發(fā)沉默的來源不同, 但siRNA 和miRNA 都參與構(gòu)成結(jié)構(gòu)相似的RISC, 在作用方式上二者有很大的相似性。
雙鏈RNA之所以能引起物特異性基因抑制是由于能激活細胞內(nèi)的Dicer的酶復(fù)合生物所致,。Dicer是一類多結(jié)構(gòu)域的RNA酶III樣蛋白,,由核酸內(nèi)切酸和解旋酶等組成,能識別異常雙鏈RNA并將其切割成短鏈RNA,,這種短鏈RNA可以與進一步被激活的Dicer結(jié)合成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RISC),。RISC通過Dicer中解旋酶的作用將雙鏈RNA變成兩個互補的單鏈RNA,然后單鏈RNA識別細胞內(nèi)與其互補的靶RNA分子,,并與之互補結(jié)合,,這時Dicer中的核酸內(nèi)切酶將RNA分子切斷,從而使靶RNA分子失去編碼蛋白質(zhì)的功能,。
植物,、線蟲、動物和人的細胞中都存在無活性或低活性的Dicer,,雙鏈RNA是其激活劑,,因此人們利用合成的短雙鏈RNA在RNA水平上抑制特定基因活性,就產(chǎn)生了一種RNA干擾技術(shù),,發(fā)揮RNA干擾作用的短雙鏈RNA被稱為小干擾RNA,。由于正常細胞內(nèi)不存在雙鏈RNA,一旦出現(xiàn)雙鏈RNA,,細胞內(nèi)Dicer就會被激活,,因此RNA干擾可以被認為是機體的一種防御機制。如果病毒感染導(dǎo)致單鏈病毒RNA進入細胞時,,雖然不能直接激活Dicer,,但可以激活細胞內(nèi)存在的一種RNA依賴的RNA聚合酶,被激活的聚合酶以病毒RNA為模板合成互補RNA鏈,,從而產(chǎn)生雙鏈RNA,。因此異常單鏈RNA可以間接激活Dicer而啟動RNA干擾。
在這篇文章中,,研究人員發(fā)現(xiàn)帶有一個突變Dicer1等位基因的小鼠(Dicer1d/d)由于產(chǎn)生的miRNA受損,,因此對水皰性口炎病毒(Vesicular stomatitis virus,VSV)易感性增加。研究人員并沒有在野生型細胞,,或任何Dicer1缺陷的干擾素介導(dǎo)的抗病毒應(yīng)答中發(fā)現(xiàn)VSV基因組來源的siRNA,,而宿主的miR24和miR93可以靶向病毒大型蛋白(L protein)),以及磷蛋白(P protein)基因,,并且miR24和miR93的缺失也是Dicer1d/d 細胞中VSB復(fù)制增多的原因之一,。這些研究數(shù)據(jù)說明宿主miRNA與病毒的相互作用中扮演著重要的角色。
在今年的《Cell》,,韓教授等人也發(fā)現(xiàn)了p38調(diào)節(jié)活化蛋白激酶(p38-regulated/activated protein kinase,,PRAK)在腫瘤抑制以及ras引起的衰亡中的重要作用,,這是發(fā)現(xiàn)的蛋白激酶在腫瘤抑制中的新作用,對于腫瘤發(fā)育信號傳導(dǎo)研究,,以及細胞凋亡等引起的衰亡機制具有重要意義,。
附:
韓家淮,廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院長江學(xué)者特聘教授,。聘任崗位:生物化學(xué)與分子生物學(xué),。博士生導(dǎo)師。
個人簡介
1990.10-1992.3 得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心博士后
1992.4-2001.11 美國 Scripps 研究所副教授
2001.11 至今,,廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院特聘教授
研究領(lǐng)域 (Research Area)
以L929和MCF-7細胞株為對象,,采用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體隨機插入基因失活的方法,通過TNF篩選獲得TNF抗性細胞株,,從而得到與TNF誘導(dǎo)細胞凋亡相關(guān)的功能基因.分析這些基因在細胞凋亡通路的作用,。
研究表明,人腫瘤內(nèi)皮細胞的放射線抗性可能是由放射線激活促進內(nèi)皮細胞成活的PI3K-Akt和MEK1/2-Erk1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路所致,。我們將使用RNAi方法和人內(nèi)皮細胞特異性靶向的腺病毒載體,,抑制MEK1 和 PI3K的表達,從而提高放射線療法的療效,。
細胞生物學(xué)與腫瘤細胞工程教育部重點實驗室
細胞生物學(xué)與腫瘤細胞工程教育部重點實驗室于 1999年9月28日被教育部批準為第一批重點實驗室,。
實驗室現(xiàn)任主任為鮑仕登教授,副主任為田惠橋教授和吳喬研究員,;現(xiàn)任學(xué)術(shù)委員會主任為翟中和院士,副主任為徐洵院士和周海夢教授。目前實驗室共有研究人員22人,,其中教授(包括研究員)16人,,副教授6人。實驗室辦公室主任1人,,專職秘書1人,。
在學(xué)校、學(xué)院的大力支持和學(xué)術(shù)委員會的精心指導(dǎo)下,,實驗室以“開放,、流動、聯(lián)合,、競爭”為指導(dǎo)方針,,立足自身實際,瞄準國際前沿,,積極努力實現(xiàn)“培養(yǎng)高水平人才,、產(chǎn)出高水平成果、創(chuàng)建高水平研究基地”的奮斗目標,。
主要研究方向 :
1 ,,腫瘤相關(guān)基因與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控 :
研究腫瘤細胞發(fā)生,、發(fā)展和逆轉(zhuǎn)的分子機理;腫瘤和腫瘤抑制相關(guān)基因的分離,、克隆和表達及其生物學(xué)功能,;研究與腫瘤和腫瘤抑制相關(guān)蛋白的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及其調(diào)控功能,闡明這些蛋白在細胞生長,、分化,、凋亡和個體發(fā)育過程中的關(guān)鍵作用。
2,, 海洋生物細胞生物學(xué) :
研究海洋生物發(fā)育生物學(xué)和細胞生物學(xué),、酶學(xué)特征。進行海洋生物活性物質(zhì)分離和純化,、結(jié)構(gòu)與毒理藥理的研究,,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新穎的活性物質(zhì),為開發(fā)新型藥物提供先導(dǎo)化合物,。
3,, 重要經(jīng)濟植物細胞分子生物學(xué) :
研究植物抗病、抗蟲和抗鹽基因的分離及轉(zhuǎn)化,,轉(zhuǎn)基因植物培養(yǎng)的基因工程和植物體細胞雜交和性細胞雜交研究,。開展植物生殖過程中性細胞發(fā)生、發(fā)育和受精過程的細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)研究,。
4,, 腫瘤診斷與治療新技術(shù) :
研究病毒感染與宿主應(yīng)答、基因突變與免疫選擇,、抗原刺激與免疫調(diào)節(jié)的相互作用,。應(yīng)用基因工程技術(shù)開發(fā)病毒檢測試劑盒。發(fā)展高靈敏的發(fā)光性分子診斷(包括基因診斷和免疫診斷)檢測技術(shù)和試劑,。
2001-2003年發(fā)表的學(xué)術(shù)論文共156篇,,承擔基金88項,獲得的研究經(jīng)費共計2715.1萬元人民幣,,三年來共獲各類獎項12項,,國家二類新藥證書4項,申請專利25項,,獲批6項,。