《Cell》揭示基因沉默新机制

近日来自Wistar研究所的研究人员揭示了，RNA编辑蛋白ADAR1与Dicer结合生成microRNA (miRNA)和siRNA的重要机制。这些RNA类型转而又在基因调控——沉默或“关闭”特异蛋白质生成中发挥了至关重要的作用。这些研究发现发表在4月25日《细胞》(Cell)杂志上。

　　

生物通报道  近日来自Wistar研究所的研究人员揭示了，RNA编辑蛋白ADAR1与Dicer结合生成microRNA (miRNA)和siRNA的重要机制。这些RNA种类转而又在基因调控——沉默或“关闭”特异蛋白质生成中发挥了至关重要的作用。这些研究发现发表在4月25日《细胞》(Cell)杂志上。

研究人员说，非编码RNA分子可以靶向和调控高达60%的哺乳动物基因。RNA生物学的这一方面对于生命是如此的至关重要，在新研究中Nishikura实验室阐明了缺乏ADAR1对胚胎小鼠致命的机制。

研究的资深作者、Wistar研究所基因表达和调控计划Kazuko Nishikura教授说：“我们的数据表明，调控microRNA合成对于生命极其重要。我们已经确定，RNA编辑蛋白ADAR1对这种调控发挥了重要协调作用。在这里我们看到了进化非凡的巧妙性，ADAR1可以与其他酶结合，就像一把分子瑞士军刀一样，在RNA功能中发挥不同的作用。”

近年来，研究人员不再只将研究焦点放在遗传信息的携带者——信使RNA（mRNA）上。许多种类的RNA，例如非编码RNA已被证实在细胞生物学的许多方面担当着重要的角色。“非编码RNA不编码蛋白质，似乎在监督我们的基因组中发挥着显著且广泛的作用，”Nishikura说。

自20多年前发现和定义ADAR蛋白家族，Nishikura实验室一直是RNA生物学研究领域的领导者。ADAR蛋白可准确地编辑RNA分子，改变RNA的碱基使之从A变为I（将RNA的腺苷亚基转变为肌苷亚基）。A-I改变可显著地影响生物学功能。例如它通过影响神经递质产生，可改变大脑的化学物质。

近期的报道称，ADAR1拮抗了决定RNA沉默基因方式的化学信号通路。而Nishikura发现，与之相反，ADAR1是这一过程的一个重要组成部分。过去的研究表明，ADAR1分子可通过相互结合形成复合蛋白，以一种“二聚体”的形式来发挥RNA编辑作用。而Nishikura证实，单拷贝的ADAR1还可结合Dicer蛋白，众所周知Dicer蛋白可准确地将RNA分子切割成miRNA。

这种ADAR1-Dicer结合有助于将RNA提供给Dicer酶。此外，ADAR1还有助于将这些新生的miRNAs装入到RNA诱导沉默复合体(RISCs)中，靶向和消除特定的信使RNA分子，由此阻止特异基因生成蛋白质。

Nishikura 说：“我们基因组中的RNA调控还是一个处于起步阶段的研究领域。以这种方式来调控遗传学，其能力可能是惊人强大和多方面的。因此对于人类医学，它也是一个有着许多潜在应用的领域。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

ADAR1 Forms a Complex with Dicer to Promote MicroRNA Processing and RNA-Induced Gene Silencing
 
Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs) are involved in RNA editing that converts adenosine residues to inosine specifically in double-stranded RNAs. In this study, we investigated the interaction of the RNA editing mechanism with the RNA interference (RNAi) machinery and found that ADAR1 forms a complex with Dicer through direct protein-protein interaction. Most importantly, ADAR1 increases the maximum rate (Vmax) of pre-microRNA (miRNA) cleavage by Dicer and facilitates loading of miRNA onto RNA-induced silencing complexes, identifying a new role of ADAR1 in miRNA processing and RNAi mechanisms. ADAR1 differentiates its functions in RNA editing and RNAi by the formation of either ADAR1/ADAR1 homodimer or Dicer/ADAR1 heterodimer complexes, respectively. As expected, the expression of miRNAs is globally inhibited in ADAR1/ mouse embryos, which, in turn, alters the expression of their target genes and might contribute to their embryonic lethal phenotype.