RNA分子由DNA轉(zhuǎn)錄而成,，在蛋白質(zhì)生產(chǎn)方面發(fā)揮著眾所周知的作用,。然而,，植物或動物體內(nèi)由大約22個核苷酸組成的短RNA分子——microRNAs(miRNA)，則不會編碼蛋白質(zhì),。它們作為基因調(diào)控因子發(fā)揮作用,，影響了從發(fā)育到生理機能再到應(yīng)激反應(yīng)的大部分生物學(xué)過程。
MiRNAs存在于幾乎每一個細(xì)胞中,，并且每一個miRNA的靶標(biāo)有上百種之多,，它們可以抑制或沉默這些靶基因的表達(dá)。現(xiàn)在我們還不夠了解的是miRNA抑制靶基因表達(dá)的精確過程,。
現(xiàn)在,，一個由加州大學(xué)的遺傳學(xué)們領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊以擬南芥為研究對象，證明了miRNAs對靶基因表達(dá)的抑制發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)上,。
研究的領(lǐng)導(dǎo)者Xuemei Chen教授說：“我們的研究首次表明了ER是miRNA介導(dǎo)的翻譯抑制發(fā)生的地方,。為了理解miRNAs是如何抑制靶基因表達(dá)的，我們首先需要知道m(xù)iRNA作用在細(xì)胞的什么位置,。直到現(xiàn)在都沒有人知道膜對于miRNA的活性很關(guān)鍵,。”我們的研究表明，一個膜內(nèi)在蛋白AMP1是miRNA成功抑制靶基因所必需的,。因為動物中也有AMP1的同源物,，因此我們在植物中得到的這一發(fā)現(xiàn)有著更廣泛的影響。這項研究的結(jié)果被發(fā)布在Cell雜志上,。
簡單地說,，DNA制造RNA，接著RNA制造蛋白質(zhì),。具體來說,，RNA編碼遺傳信息，這些信息可以被“翻譯”成蛋白質(zhì)的氨基酸序列,。但是非編碼RNAs是不會被翻譯成蛋白質(zhì)的,，現(xiàn)在越來越多的發(fā)現(xiàn)表明非編碼RNAs參與了許多生物學(xué)過程。MiRNAs是非編碼RNA中的一種,，它的主要功能是下調(diào)靶基因的表達(dá),。
自miRNAs被發(fā)現(xiàn)以來已有大約20年的時間,，現(xiàn)在關(guān)于miRNAs的研究已經(jīng)大大增加了。對于疾病來說,，如果一些基因的表達(dá)上調(diào)或下調(diào)了,，miRNA可以用于改變這些基因的表達(dá)，從而對抗疾病,，因此顯示出了一定的治療潛力,。
我們知道，miRNAs以兩種主要方式調(diào)控基因的表達(dá)：一是使靶RNAs不穩(wěn)定,，導(dǎo)致它們的降解,；二是不影響靶RNAs的穩(wěn)定性，只是阻止它們翻譯成蛋白質(zhì),，即發(fā)揮翻譯抑制作用,。翻譯抑制的最終結(jié)果是基因不表達(dá)，只是我們還不是太清楚miRNAs如何引起了靶基因的翻譯抑制,。
“我們非常驚訝的發(fā)現(xiàn)，ER是miRNAs翻譯抑制所必需的,。”Chen說,，“這一新知識能加快我們對基因沉默機理的認(rèn)識?；旧?，現(xiàn)在我們知道到哪里去觀察——ER，并且我們懷疑粗糙ER參與了這個過程,。”
Chen解釋說,，ER有2種類型：粗糙和光滑。粗糙ER合成和包裝蛋白質(zhì),，看起來是崎嶇不平的,；光滑ER負(fù)責(zé)脂質(zhì)合成和蛋白分泌。ER蛋白質(zhì)AMP1錨定在粗糙ER上,。
她說：“我們實驗室已經(jīng)研究AMP1很多年了,，也是這種蛋白質(zhì)把我們的注意力引到了ER上。首先,，我們認(rèn)識到,，AMP1參與了miRNA介導(dǎo)的翻譯抑制。其次,，因為我們知道AMP1位于粗糙ER上,，所以我們把焦點轉(zhuǎn)移到了這種細(xì)胞器上。”下一步,，她的實驗室將破解miRNA介導(dǎo)的翻譯抑制機制,。他們還將調(diào)查miRNA是如何被招募到ER上的,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.cell.2013.04.005
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PMID:
MicroRNAs Inhibit the Translation of Target mRNAs on the Endoplasmic Reticulum in Arabidopsis
Shengben Li, Lin Liu, Xiaohong Zhuang, Yu Yu, Xigang Liu, Xia Cui, Lijuan Ji, Zhiqiang Pan, Xiaofeng Cao, Beixin Mo, Fuchun Zhang, Natasha Raikhel, Liwen Jiang, Xuemei Chen
Translation inhibition is a major but poorly understood mode of action of microRNAs (miRNAs) in plants and animals. In particular, the subcellular location where this process takes place is unknown. Here, we show that the translation inhibition, but not the mRNA cleavage activity, of Arabidopsis miRNAs requires ALTERED MERISTEM PROGRAM1 (AMP1). AMP1 encodes an integral membrane protein associated with endoplasmic reticulum (ER) and ARGONAUTE1, the miRNA effector and a peripheral ER membrane protein. Large differences in polysome association of miRNA target RNAs are found between wild-type and the amp1 mutant for membrane-bound, but not total, polysomes. This, together with AMP1-independent recruitment of miRNA target transcripts to membrane fractions, shows that miRNAs inhibit the translation of target RNAs on the ER. This study demonstrates that translation inhibition is an important activity of plant miRNAs, reveals the subcellular location of this activity, and uncovers a previously unknown function of the ER.
