《Cell》封面 miRNA对基因的转录控制(图)

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2010年01月12日 来源:生物通

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  2010年的第一期《Cell》的封面留给了microRNA对基因表达的转录调控研究,来自德国弗赖堡大学植物生物技术系的科学家们以封面文章的形式发表了他们的最新研究进展文章Transcriptional Control of Gene Expression by MicroRNAs。

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生物通报道,2010年的第一期《Cell》的封面留给了microRNA对基因表达的转录调控研究,来自德国弗赖堡大学植物生物技术系的科学家们以封面文章的形式发表了他们的最新研究进展文章Transcriptional Control of Gene Expression by MicroRNAs

 

德国Feiburg大学是德国乃至全世界历史最悠久和优秀的大学之一,已有400多年的历史,最富盛名的是生物、医学和牙科方面的研究。文章通讯作者是来自Feiburg大学的Wolfgang Frank教授和Ralf Reski教授,主要从事植物microRNA在基因表达等生物学方面的研究。

 

2002年开始,microRNA 一直是每年医学生物学的明星分子,它们是基因表达、修饰、转录和翻译的调节者。无论是在动物模型还是植物模型上,科学家们都发现microRNA对多种生命过程具有重要的调控作用。

 

miRNAsiRNA相似,它们是调控基因转录后调节的重要因子。siRNA的沉默基因的机制十分清晰,然而,microRNA的转录后调控机制却不十分清晰。

microRNA发现与验证一站式解决方案

 

在本研究中,两位Feiburg大学教授带领的科研小组以小立碗藓(Moss Physcomitrella patens)植物为模型,研究DICER-LIKE1基因对microRNA生物合成和生物功能的控制机制。

 

小立碗藓作为植物分子生物学研究极具前景的模式系统已日益受到人们的重视,它的生活史周期短,易于培养,转基因植株易于分析,核基因组容易和外源DNA发生同源重组,这些特点使它成为研究基因功能的良好材料。一些成功的基因敲除和基因破坏已经在小立碗藓中实现,这些基因的功能也通过小立碗藓转化植株的特点得以证实。小立碗藓标签突变文库已经建立,其应用为小立碗藓基因的进一步研究打下了基础。

 

研究发现小立碗藓模型中,DICER-LIKE1a促进microRNA成熟,其后通过DICER-LIKE1b蛋白则不负责microRNA的成熟,转而控制microRNA的靶位调控作用。一旦DICER-LIKE1b蛋白发生突变,编码microRNA靶位的基因则被甲基化最后导致基因沉默,这些靶序列的转录率急剧降低。

 

DICER-LIKE1b蛋白突变加剧miRNA:target-RNA duplexes过程,导致microRNA靶序列超甲基化。这些生物学过程在激素处理后也可能发生。因此,研究人员认为,DNA甲基化引起的表观遗传学沉默过程由microRNA调控的靶RNA的转录率决定。

(生物通 小茜)

生物通推荐原文检索

Transcriptional Control of Gene Expression by MicroRNAs

Basel Khraiwesh1, 4, 5, 6, M. Asif Arif1, 5, Gotelinde I. Seumel1, 3, Stephan Ossowski2, Detlef Weigel2, Ralf Reski1, 3, 4, ,   and Wolfgang Frank1, 3, , 

 

1 Plant Biotechnology, Faculty of Biology, University of Freiburg, Schaenzlestrasse 1, 79104 Freiburg, Germany

2 Department of Molecular Biology, Max Planck Institute for Developmental Biology, 72076 Tuebingen, Germany

3 Freiburg Initiative for Systems Biology (FRISYS), Schaenzlestrasse 1, 79104 Freiburg, Germany

4 Centre for Biological Signalling Studies, Albertstrasse 19, 79104 Freiburg, Germany

5 These authors contributed equally to this work

6 Present address: Department of Plant Systems Biology, Flanders Institute for Biotechnology and Department of Plant Biotechnology and Genetics, Ghent University, Technologiepark 927, 9052 Gent, Belgium

 

Summary

MicroRNAs (miRNAs) control gene expression in animals and plants. Like another class of small RNAs, siRNAs, they affect gene expression posttranscriptionally. While siRNAs in addition act in transcriptional gene silencing, a role of miRNAs in transcriptional regulation has been less clear. We show here that in moss Physcomitrella patens mutants without a DICER-LIKE1b gene, maturation of miRNAs is normal but cleavage of target RNAs is abolished and levels of these transcripts are drastically reduced. These mutants accumulate miRNA:target-RNA duplexes and show hypermethylation of the genes encoding target RNAs, leading to gene silencing. This pathway occurs also in the wild-type upon hormone treatment. We propose that initiation of epigenetic silencing by DNA methylation depends on the ratio of the miRNA and its target RNA.

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