MicroRNA(miRNA)與Argonaute(AGO)蛋白相關聯(lián),以指導廣泛的轉(zhuǎn)錄后基因抑制。盡管與AGO的結(jié)合通?杀WomiRNA免受核酸酶的影響,但與某些非常規(guī)靶RNA的廣泛配對可觸發(fā)miRNA降解。2020年11月12日,David P. Bartel團隊在Science 在線發(fā)表題為“The ZSWIM8 ubiquitin ligase mediates target-directed microRNA degradation”的研究論文,該研究發(fā)現(xiàn)針對靶標的miRNA降解(TDMD)需要ZSWIM8 Cullin-RING E3泛素連接酶。 這一發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)提示并支持了TDMD的機理模型,在該模型中,通過泛素蛋白-蛋白酶體途徑進行的AGO靶標蛋白水解暴露了miRNA的降解。 此外,功能喪失研究表明ZSWIM8 Cullin-RING連接酶可加速哺乳動物,果蠅和線蟲細胞中多種miRNA的降解,從而確定了大多數(shù)短壽命miRNA的半衰期。 這些結(jié)果闡明了TDMD的機制,并擴展了其在塑造動物中miRNA水平方面的研究的推動作用。
微小RNA(miRNA)是與mRNA中的位點配對的〜22個核苷酸(nt)RNA,這會導致這些mRNA靶標更快地降解和/或翻譯抑制。總體而言,miRNA調(diào)節(jié)大多數(shù)人類mRNA,而在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的90個廣泛保存的miRNA家族中,大多數(shù)是生存力或正常發(fā)育所必需的。與通常僅在幾個小時后衰變的mRNA相比,大多數(shù)miRNA的持久時間要長得多,通常長于一天,有時長于一周。這種穩(wěn)定性可以通過將每個miRNA留在效應蛋白Argonaute(AGO)中來解釋,該蛋白在其整個長度上都與miRNA相互作用,從而保護其免受核酸酶的破壞。
盡管大多數(shù)miRNA都具有穩(wěn)定性,但有些miRNA的壽命相對較短,半衰期在<2小時至10小時之間。miRNA與異常高度互補的靶標之間的配對會觸發(fā)miRNA的衰變,從而顛倒典型的調(diào)節(jié)邏輯。這種現(xiàn)象稱為靶標導向的miRNA降解(TDMD),開始是在將反義miRNA抑制劑或具有廣泛配對的人工靶標引入細胞后,或在被某些皰疹病毒感染后表達的,這些皰疹病毒表達具有廣泛配對位點的轉(zhuǎn)錄本指導宿主抗病毒miRNA降解。
近期,還發(fā)現(xiàn)了四個細胞轉(zhuǎn)錄物可觸發(fā)TDMD。例如,Cyrano長非編碼RNA(lncRNA)指導miR-7 miRNA的有效降解。刪除Cyrano或突變Cyrano中與miR-7廣泛配對的位點后,穩(wěn)態(tài)miR-7水平在某些細胞和組織中增加了多達50倍。而且,在失去Cyrano后,miR-7的半衰期增加,與大多數(shù)其他miRNA相似。
與觸發(fā)TDMD的廣泛配對位點相反,大多數(shù)miRNA調(diào)控位點僅與miRNA種子區(qū)域(來自miRNA 5'末端的2-8個核苷酸)配對。一些位點還具有補充配對,但是這種配對不太常見(僅在5%的優(yōu)先保守位點中保守),并且很少接近miRNA 3'末端,這解釋了為什么大多數(shù)調(diào)節(jié)位點都不會觸發(fā)TDMD。對TDMD機制的更好理解將受益于這種現(xiàn)象所需的蛋白質(zhì)的鑒定。盡管TDMD于十多年前首次被描述,但尚無此類蛋白的報道。
該研究發(fā)現(xiàn)針對靶標的miRNA降解(TDMD)需要ZSWIM8 Cullin-RING E3泛素連接酶。這一發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)提示并支持了TDMD的機理模型,在該模型中,通過泛素蛋白-蛋白酶體途徑進行的AGO靶標蛋白水解暴露了miRNA的降解。此外,功能喪失研究表明ZSWIM8 Cullin-RING連接酶可加速哺乳動物,果蠅和線蟲細胞中多種miRNA的降解,從而確定了大多數(shù)短壽命miRNA的半衰期。這些結(jié)果闡明了TDMD的機制,并擴展了其在塑造動物中miRNA水平方面的研究的推動作用。
參考消息:https://science.sciencemag.org/content/early/2020/11/11/science.abc9359