中日学者揭示RNA干扰的分子机制

最近，东京大学、京都大学和中国第三军医大学的研究人员，通过在单分子水平上实时观察靶RNA的裂解，发现了RNA干扰（RNAi）的分子机制。

　　

生物通报道：RNA干扰于1998年首次被发现并命名，指双链RNA（dsRNA）在细胞内特异性诱导与之同源的mRNA降解或翻译抑制，使相应基因表达关闭，从而引发基因在转录后水平沉默。目前已知RNAi是一种古老的可以调节异染色质形成、蛋白合成与RNA降解的序列特异性基因调控机制。

小分子干扰RNA（siRNA）是发挥RNAi基因沉默作用的功能分子，是dsRNA被Dicer酶加工识别后形成的具有21~25个核苷酸长度的短双链RNA，这些短dsRNA具有明显的RNase加工特征。形成的siRNA与解旋酶、ATP及多个蛋白组成RNA诱导沉默复合体（RISC）。RISC特异性地与细胞内同源mRNA结合后，随即被内切酶切割，于是mRNA片段由于缺少聚腺苷酸尾或稳定的帽子结构而很快被降解，最终导致基因沉默。

从发现至今，在短短几年中，对RNAi的研究取得了突飞猛进的发展，目前已经成为基因功能研究和基因治疗研究的热点，特别是广泛应用于多种肿瘤及病毒感染性疾病诊断和治疗的临床前研究。延伸阅读：研究人员“沉默”重要的致癌基因。

最近，日本东京大学、京都大学和中国第三军医大学的研究人员，通过在单分子水平上实时观察靶RNA的裂解，发现了RNA干扰（RNAi）的分子机制。

RNAi这种现象有望在医疗上有所应用。RNAi是由RNA诱导沉默复合体（RISC）介导的，在其核心包含一种小RNA和Argonaute蛋白，并切割靶RNA。然而，没有合适的工具来直接监控RNAi反应，RISC切割靶RNA的分子机制，仍不清楚。

现在，东京大学和京都大学的一个研究小组（包括Takuya Ueda教授、Yukihide Tomari教授、研究人员Hiroshi M Sasaki和来自重庆第三军医大学的姚春艳（Chunyan Yao），以及京都大学研究人员Hisashi Tadakuma），开发出一种单分子成像法，第一次在试管中实时观察RISC介导的靶RNA裂解，展示了RISC如何准确地切割和释放靶标。特别的是，这些结果提供了直接证据表明，RISC中的小RNA包含两部分，其中一个快速结合靶RNA以被裂解，而另外一个则校对已被发现的正确RNA。

这一突破性的结果揭示了RISC的分子作用机制，并阐明了这一过程，这项研究被选作这期杂志的封面故事。这一成果也将有助于加快RNAi在研究中的应用，例如基于RNA的新一代药物开发，以及作为基因疗法来抑制致病蛋白的生产。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Single-Molecule Analysis of the Target Cleavage Reaction by the Drosophila RNAi Enzyme Complex
Summary: Small interfering RNAs (siRNAs) direct cleavage of complementary target RNAs via an RNA-induced silencing complex (RISC) that contains Argonatute2 protein at its core. However, what happens after target cleavage remains unclear. Here we analyzed the cleavage reaction by Drosophila Argonaute2-RISC using single-molecule imaging and revealed a series of intermediate states in target recognition, cleavage, and product release. Our data suggest that, after cleavage, RISC generally releases the 5′ cleavage fragment from the guide 3′ supplementary region first and then the 3′ fragment from the seed region, highlighting the reinforcement of the seed pairing in RISC. However, this order can be reversed by extreme stabilization of the 3′ supplementary region or mismatches in the seed region. Therefore, the release order of the two cleavage fragments is influenced by the stability in each region, in contrast to the unidirectional base pairing propagation from the seed to the 3′ supplementary region upon target recognition.