Nature：miRNA和piRNA的起源及演化进程

　　

生物通报道，美国白头研究所生物医学研究部（Whitehead Institute for Biomedical Research），霍华休斯医学研究中心（Howard Houghes Medical Institute）生物研究系，澳大利亚昆士兰大学生物学系，加州大学分子和细胞生物学基因组研究中心的科学家们在动物早期microRNA和Piwi-interacting RNAs的研究方面取得新进展，最新文章发表在10月30日的Nature上。

 

所有的两侧对称性动物（bilaterian animals），包括人类、蝇类、或是蠕虫类动物，基因的表达都受microRNA的调控，来自双链RNA前体的microRNA对生命体的活动具有重要的调控意义。

 

但是，对microRNA的研究发现，两侧对称性动物的microRNA十分保守，在调控转录子方面的功能多年来维持不变。

 

此外，两侧对称性动物体内的另外一类小RNA，来自单链RNA前体的piwi-interacting RNAs（piRNAs），具有保护基因组不受转座子的影响的功能。

 

来自白头研究所的研究小组从比两侧对称性动物早期的phyla动物中鉴定了一类新的小RNAs。

 

他们从刺丝胞动物门海葵（两侧对称性动物的近亲）体内发现存在大量的miRNA基因，还有两类piRNAs，以及一些对小RNA特异的补充蛋白，这些与人类十分相似。而在海绵动物门海绵（低等动物，两侧对称性动物的远亲）里同样发现有miRNAs、piRNAs以及与RNAs互补的蛋白存在。海葵、海绵和两侧对称性动物的小RNA发育过程中前体的大小以及miRNAs的序列都有很大的差别。

 

这些研究结果表明，miRNAs和piRNAs是动物调控基因表达的重要因子，在整个动物进化史中，它们一直起调控作用。这表明，小RNAs（包括microRNA和piRNAs）出现的时间比人们想的要早很多。

 

小RNA起源于基底后生动物门，并不是起源于高等动物。

 

原文摘要：Early origins and evolution of microRNAs and Piwi-interacting RNAs in animals

 

【Abstract】

In bilaterian animals, such as humans, flies and worms, hundreds of microRNAs (miRNAs), some conserved throughout bilaterian evolution, collectively regulate a substantial fraction of the transcriptome. In addition to miRNAs, other bilaterian small RNAs, known as Piwi-interacting RNAs (piRNAs), protect the genome from transposons. Here we identify small RNAs from animal phyla that diverged before the emergence of the Bilateria. The cnidarian Nematostella vectensis (starlet sea anemone), a close relative to the Bilateria, possesses an extensive repertoire of miRNA genes, two classes of piRNAs and a complement of proteins specific to small-RNA biology comparable to that of humans. The poriferan Amphimedon queenslandica (sponge), one of the simplest animals and a distant relative of the Bilateria, also possesses miRNAs, both classes of piRNAs and a full complement of the small-RNA machinery. Animal miRNA evolution seems to have been relatively dynamic, with precursor sizes and mature miRNA sequences differing greatly between poriferans, cnidarians and bilaterians. Nonetheless, miRNAs and piRNAs have been available as classes of riboregulators to shape gene expression throughout the evolution and radiation of animal phyla.

 

生物通 张欢