Cell:miRNAs,细胞沟通的语言

【字体: 时间:2014年08月26日 来源:生物通

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  来自洛桑联邦理工学院(EPFL)生命科学学院ISREC研究所的研究人员,解译了一些microRNAs保留于细胞中,而另一些microRNAs被分泌、传送给邻近细胞的机制。这项研究发表在8月21日的《细胞》(Cell)杂志上。

  

生物通报道  来自洛桑联邦理工学院(EPFL)生命科学学院ISREC研究所的研究人员,解译了一些microRNAs保留于细胞中,而另一些microRNAs被分泌、传送给邻近细胞的机制。这项研究发表在8月21日的《细胞》(Cell)杂志上。

细胞通过许多途径来彼此通讯。一种重要的方式是,细胞释放一些信号分子与其他细胞表面上表达的受体相结合,启动特异的反应。在另一些状况下,细胞释放的是装着一种或几种信号分子的小囊泡;其他的细胞可与这些小囊泡融合或是摄取它们纳入其内容物。外来体(Exosomes)是几乎所有细胞类型都会生成的小囊泡(又称作微泡)(延伸阅读:Cell新文章解析RNA降解机制 )。

在释放到如细胞间隙、血液或其他体液等细胞外环境中后,外来体可与邻近或远离的细胞融合,它们将功能分子货物传递至这些细胞。值得注意的是,外来体中不仅包含像蛋白质和肽一类的常规信号分子,也包含如RNAs和DNA片段一类的核酸,将遗传信号水平地从一个细胞传递至另一个细胞。
 
在细胞内生成的调控因子

microRNAs是一类通过直接调节其他的RNA分子——信使RNAs (mRNAs)的稳定性,来调控细胞行为的小RNA分子。mRNAs是所有细胞蛋白质的前体。每种细胞类型可以生成数十种的功能性microRNAs。它们有可能通过靶向成百上千的mRNAs,精细调控了细胞总体的蛋白质产量。

近期的一些研究证实,microRNAs和其他的分子一起被装入外来体内,由许多不同的细胞类型分泌到细胞外环境中。这一研究发现表明了一种细胞通讯新机制,其与外来体microRNAs能够“重编程”纳入它们的细胞的基因表达相关。例如,一些内化的microRNAs可以影响细胞生成某些蛋白质的能力,转而影响细胞的功能和行为。

分选microRNAs

有意思的是,外来体的microRNA成分有可能不同于生成细胞中的microRNA成分。事实上,一些在细胞中十分丰富的microRNA种类在外来体中稀少,反之亦然。这一结果表明,将一些特异的microRNAs分选到外来体中有可能受到了积极地调控,但目前对于潜在的机制尚不清楚。

得到SNSF的资金资助,Michele De Palma和洛桑联邦理工学院以及洛桑大学瑞士生物信息学研究所(SIB)的同事们,现在鉴别出了一种可以解释microRNAs差异性纳入到外来体中的机制。

通过RNA测序以及对数据进行生物信息学建模,研究人员发现将microRNAs分选至外来体受到生成这些microRNAs的细胞中它们靶向的mRNAs丰度的直接调控。当细胞中一种特定microRNA的靶mRNAs提高时,这一microRNA则更有可能保留在细胞中,而被排除在外来体之外。与之相反,如果mRNA水平下降,这一microRNA则会被装入到外来体中并被分泌出去。这些结果表明了,通过外来体分泌microRNAs,是在microRNAs超过靶mRNAs的情况下,细胞快速处理这些microRNAs的一种机制。

该研究的主要作者Mario Leonardo Squadrito说:“这看似是一个非常直观和简单的机制。但调查microRNAs和它们靶转录物之间的相互干扰确实具有挑战性,需要进行复杂的生物信息学分析。”

作者们还利用了他们开发的慢病毒载体,在细胞中特异性地导入或除去一些选择性的microRNAs或它们的靶mRNAs。“这些实验对于阐明响应RNA水平的变化,一些microRNAs从细胞质动态运输至外来体的机制至关重要,”Squadrito说。

生物标志物

人们日益认识到,包含在循环外来体中的microRNAs是疾病以及治疗反应的一些潜在生物标记物。De Palma和同事们的研究发现不仅鉴别出了调控microRNA分选至外来体的一个通用机制,还帮助理解了循环外来体中的一些microRNA标记自细胞内产生的机制。

例如,罹患某些癌症类型的患者他们的血液中显示某些特异的microRNA标记,或许反映了肿瘤中已改变、并有可能正在演化的mRNA(和蛋白质)表达谱。研究的另一个重要领域是,分析细胞纳入外来体后一些microRNAs的命运。

研究的另一位主要作者Caroline Baer解释说:“尽管我们的研究结果表明,大部分的内化microRNAs有可能被降解,我们利用了一些敏感的新技术证实,在靶细胞中它们保留了调控基因表达的能力。细胞生成了大量的装有microRNAs的外来体是这个故事迷人的一面。如果不同类型及起源的细胞能够有效地交换这种遗传信息,它们的边界一定没有我们过去认为的那样严密。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文索引:

Squadrito, M.L., Baer, C., Burdet, F., Maderna, C., Gilfillan, G.D. Lyle, R., Ibberson, M., De Palma, M. "Endogenous RNAs modulate microRNA sorting to exosomes and transfer to acceptor cells." 21 August 2014 (online publication ahead of print). Cell

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