Nature：单个小RNA影响多种蛋白表达

　　

单个小RNA能够影响数百种蛋白质的表达，图为小RNA。 

小RNA（miRNAs）已知能够在转录水平上控制基因的表达水平，但是它对蛋白质组会产生怎样的影响呢？两项发表在《自然》杂志上的最新研究表明，单个miRNA能够影响数百种蛋白质的表达。

 

这两项研究在培养的人体细胞中引入了miRNA，并且利用一种名为SILAC（在细胞培养中利用氨基酸进行的稳定同位素标记）的方法测量了它们对蛋白质水平的影响情况。这种方法在转录期间用氨基酸的重同位素标记了蛋白质。随后用质谱分析来探测被标记的蛋白质，并对它们的丰度变化进行量化。为了确保测定结果不会因蛋白质降解速度的差异而产生偏差，德国柏林市马普学会分子医学中心的Matthias Selbach等人研制了一种变化的SILAC方法，他们称其为脉冲SILAC(pSILAC)，这种方法能够直接在更新的蛋白质产物中测定变化。

 

美国马萨诸塞州剑桥市怀特黑德生物医学研究所的Daehyun Baek和Selbach研究了不同miRNA的作用，同时，两个研究小组都观测了单个miRNA导致的对上百种蛋白质的抑制。研究人员同时发现了mRNA具有的一个特定特征，即通过miRNA——在3′UTR中的一个7到8个的核苷酸序列，与相应miRNA的种子区域互补——在蛋白质减量调节中扮演了一个主要的成因角色。这种种子互补序列是受抑制的蛋白质中唯一被显著强化的序列，尽管一些在副本中并没有这种序列的蛋白质也是被抑制的。

 

研究那些在海拉细胞中没有正常存在的miRNA并不需要给出一个内生miRNA靶点的测量方法。两个研究小组通过破坏一种内生miRNA的表达从而解决了这一问题。

 

Baek等人破坏了小鼠嗜中性粒细胞中的miR-223的表达，并观察了3819种蛋白质的响应情况。在这些解除抑制的蛋白质中，种子互补序列被再次得到了强化。研究人员同时利用微阵列分析了mRNA表达中的变化。对蛋白质和mRNA表达数据的一个比较表明，与由类似miRNA导致的转录抑制相比，由miR-223造成的转录抑制要更加适度，并且发生得也更少。研究人员推断，广泛分布但低水平地由miR-223调控的转录抑制意味着它的功能相当于一个细微调节蛋白质输出的变阻器。

 

Selbach等人破坏了海拉细胞中let-7b的表达。这组研究人员进行的更多分析表明，同组的蛋白质在let-7b过度表达的实验中遭到了抑制，这是因为一种种子互补位点在let-7b被破坏的细胞中被解除了抑制。这种负相关性同时对于在实验中量化的2700种蛋白质中的大多数也是适用的，而非仅仅是具有种子互补位点的let-7b靶点。他们推断，当let-7b在蛋白质组中出现上调或下调时，意味着let-7b能够细微调整来自上千种基因的蛋白质产出。

 

这两篇论文都表明，单个miRNA能够对全部的蛋白质表达产生影响，而蛋白质抑制可能被相应mRNA中的一个种子互补区域所调整。由此形成的图画是miRNA并不仅仅含有小数量的mRNA靶点——它们的功能在于巧妙调节蛋白质组的转录和转化水平。