两篇Nature文章探究小RNA

　　

生物通报道：小RNA这个虽小但却是重量级的角色，从发现了原核生物的RNA沉默系统，到发现新类型的小分子RNA，从2006年诺贝尔医学/生理学奖花落RNA干扰，到世界首例RNAi临床实验初获成功，小分子RNA在生命科学界占据了一定的位置。近期两篇Nature发表了小RNA的重要研究成果。

第一篇文章中，来自欧洲分子生物学实验室EMBL和冷泉港实验室的科学家探寻了小RNA的最初形成时所起作用，他们通过对海生沙蚕（岩虫）（Platynereis dumerilii）的分析发现了小RNA最初在口腔周围的神经分泌细胞中的作用。

近期的研究工作表明，小RNA是普遍存在的小型非编码遗传元素，具有重要调控作用，这种分子在多细胞动物复杂性的演化中起重要作用。那么当这些微RNA最初形成时其作用是什么呢？

研究人员在对海生沙蚕（岩虫）（Platynereis dumerilii）所做的一项深度测序研究及与其他两侧对称动物所做比较表明，已知最古老的微RNA（即miR-100）最初在口腔周围的神经分泌细胞中是活跃的。其他高度保守的微RNA最初存在于特定组织和器官系统中，如纤毛细胞、神经系统的部分地方、肌肉组织和肠道。这项工作表明，两侧对称动物的最后共同祖先已经具有所有这些结构了。

另外一篇文章中，研究人员发现microRNA调节活细胞的能力比先前所预先的要强很多，这种小分子在干细胞分化过程中扮演了重要角色。

在2006年，IBM的科学家就构建了一种数学模型，用于预测microRNA的功能。研究小组为了检验数学模型的可靠性，在小鼠干细胞中进行实践。研究小组的目标是研究microRNA指导干细胞分化调节的机制，尤其是某些影响人类健康的重大疾病的干细胞分化的microRNA调节机制， 比如说，癌症、神经变性疾病、糖尿病和其他疾病。研究小组希望有朝一日这些研究成果都可以用于指导疾病的诊断和治疗。

在近十年来，microRNA研究人员最初认为microRNA通过3''端非翻译区（3'UTR）与mRNA相互作用。研究人员认为，microRNA作用的靶位相对保守，不同的有机体作用的mRNA区域相似，而与3'UTR的作用是非典型的作用模式。

但是，最新的一些研究发现，microRNA的作用靶位不仅是mRNA的非编码区，microRNA还能与mRNA的编码区作用，相关的研究结果，研究小组发表在早期的期刊上。这也就表明，mRNA编码区受microRNA调控，蛋白翻译过程也受microRNA调控。

研究小组发现，小鼠胚胎干细胞分化的过程中，三种独特的microRNA的表达量显著升高，Nanog，Oct4和Sox2这三个转录子对小鼠胚胎干细胞的多能性的维持具有重要的意义，并且是控制胚胎干细胞初始分化的因子，这三个microRNA通过mRNA的编码区来起调节作用。研究人员通过下调转录因子可阻止干细胞分化。

研究人员发现三个microRNA在猕猴和小鼠的作用靶位并不相同，这就说明这些作用靶序列并不保守。这一结果表明，通过不同的有机体来预测microRNA的作用靶位并不可靠，因为真正的microRNA靶位并不保守。

此外，研究小组还发现，一个microRNA具有多个mRNA编码区作用靶位，对不同的基因都具有作用力，这是机体确保调节功能奏效的机制。microRNA在基因的剪切体上具有多重作用。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Ancient animal microRNAs and the evolution of tissue identity

The spectacular escalation in complexity in early bilaterian evolution correlates with a strong increase in the number of microRNAs1, 2. To explore the link between the birth of ancient microRNAs and body plan evolution, we set out to determine the ancient sites of activity of conserved bilaterian microRNA families in a comparative approach. We reason that any specific localization shared between protostomes and deuterostomes (the two major superphyla of bilaterian animals) should probably reflect an ancient specificity of that microRNA in their last common ancestor. Here, we investigate the expression of conserved bilaterian microRNAs in Platynereis dumerilii, a protostome retaining ancestral bilaterian features3, 4, in Capitella, another marine annelid, in the sea urchin Strongylocentrotus, a deuterostome, and in sea anemone Nematostella, representing an outgroup to the bilaterians. Our comparative data indicate that the oldest known animal microRNA, miR-100, and the related miR-125 and let-7 were initially active in neurosecretory cells located around the mouth. Other sets of ancient microRNAs were first present in locomotor ciliated cells, specific brain centres, or, more broadly, one of four major organ systems: central nervous system, sensory tissue, musculature and gut. These findings reveal that microRNA evolution and the establishment of tissue identities were closely coupled in bilaterian evolution. Also, they outline a minimum set of cell types and tissues that existed in the protostome–deuterostome ancestor.