miR-79通过靶向Beaded基因调控Notch信号通路影响果蝇眼发育的分子机制

本研究针对Notch信号通路在果蝇眼发育中的精细调控机制这一科学问题，通过建立Notch敏感型果蝇模型（ey>fng），结合遗传筛选和功能验证，首次揭示miR-79通过直接靶向Brd（Beaded）基因的3'UTR区激活Notch信号通路，调控眼组织生长和分化的分子机制，为理解microRNA介导的发育调控提供了新范式。

　　

在生命体复杂的发育过程中，Notch信号通路如同一位精准的指挥家，协调着细胞命运决定和组织形态发生的交响乐。这一进化上高度保守的通路，从果蝇到人类都扮演着关键角色——它既调控着感官器官的精细构建，又与多种发育异常和肿瘤发生密切相关。然而，科学家们逐渐发现，这个通路的"音量"需要被精确调节：太弱会导致组织发育不全，太强又可能引发过度增殖。在果蝇眼发育过程中，Notch信号通过激活下游基因eyg（eyegone）调控眼睛大小，但长期以来，科学家们对其精细调控机制仍存在认知空白。

针对这一科学难题，来自中国台湾地区的研究团队在《Biochemical and Biophysical Research Communications》发表了一项突破性研究。研究人员创造性地构建了Notch信号敏感型果蝇模型——通过ey-Gal4系统过表达fringe基因（ey>fng），成功模拟了Notch信号失调导致的小眼表型。利用这一模型，他们筛选发现microRNA家族中的miR-79能够显著挽救小眼缺陷，而抑制miR-79则会加剧表型。进一步研究揭示，miR-79通过直接靶向结合Brd（Beaded）基因3'UTR区的Brd-box基序（AGCUUUA），解除这个Notch信号抑制因子对通路的负调控。这项研究不仅首次确立了miR-79-Brd调控轴在Notch信号传导中的关键地位，更为理解microRNA如何精细调控发育过程提供了全新视角。

研究团队运用了多项关键技术：通过Gal4/UAS系统构建组织特异性基因表达模型；采用遗传互作分析验证miR-79与Notch通路组分的功能关联；利用双荧光素酶报告系统证实miR-79与Brd 3'UTR的直接结合；结合RNA原位杂交技术解析基因表达的时空动态；借助共聚焦显微镜进行组织形态定量分析。

【3.1 miR-79表达挽救ey>fng诱导的小眼表型】
研究人员建立的ey>fng模型100%表现出小眼表型（n=36/36），眼盘尺寸和下游靶标Eyg表达均显著降低。引人注目的是，共表达miR-79使60%个体（n=61/101）眼尺寸恢复近正常水平，而miR-79 sponge（海绵抑制剂）则100%加剧表型（n=48/48），首次证明miR-79是Notch信号的正向调节因子。

【3.2 miR-79与Notch信号因子的遗传互作】
当miR-79与Notch配体Delta或Serrate共表达时，88%（n=40/45）和35%（n=10/28）的果蝇眼盘赤道区出现显著过度生长，该区域正是Notch信号天然激活区。免疫荧光显示这些区域Eyg表达异常升高，证实miR-79能协同增强Notch配体的促生长效应。

【3.3 Brd下调模拟miR-79的挽救效应】
生物信息学预测Brd 3'UTR存在3个miR-79结合位点。实验显示Brd RNAi可部分挽救ey>fng表型（42%，n=39/92），而功能获得性等位基因Brd¹则100%加剧缺陷（n=35/35），证明Brd是Notch信号的负调节因子，且其表型效应与miR-79调控方向相反。

【3.5 Brd是miR-79的直接靶标】
双荧光素酶报告实验显示，miR-79可使含野生型Brd 3'UTR的报告基因活性降低约60%（p<0.001），而突变Brd-box位点后此效应消失。RNAi介导的Brd敲低可完全模拟miR-79过表达的挽救效果，确立Brd是miR-79在Notch通路中的主要效应分子。

【3.6 miR-79与Brd的表达谱分析】
RNA原位杂交揭示二者存在时空互补性：第二龄幼虫中miR-79广泛表达而Brd沉默；第三龄早期miR-79富集于形态发生沟（MF）与赤道交界区，而Brd则在MF前后表达。这种"此消彼长"的表达模式支持miR-79通过抑制Brd时空特异性调控Notch活性。

【3.7-3.10 Tom的功能冗余性】
虽然Tom（Brd家族成员）RNAi也能部分挽救ey>fng表型（48%，n=15/31），但荧光素酶实验证实其不受miR-79直接调控。值得注意的是，去除Tom 3'UTR的过表达构建（Tom Δ3'UTR）比野生型更强烈增强小眼表型，暗示可能存在其他miRNA的调控。

这项研究构建了完整的分子调控链条：在果蝇眼发育过程中，miR-79通过靶向抑制Brd表达，解除其对Neur介导的Delta内吞作用的抑制，从而增强Notch信号传导。该机制在发育早期尤为关键，此时miR-79在眼盘赤道区的特异性表达与Brd形成互补模式，确保Notch信号在正确时空被适度激活。值得注意的是，虽然另一个Brd家族成员Tom也参与Notch调控，但它是通过miR-79非依赖途径发挥作用，反映出基因家族功能冗余的进化策略。

从更广阔的视角看，这项研究具有三重重要意义：首先，它首次将miR-79确立为Notch通路的新型调节开关，拓展了对microRNA调控发育过程的认知边界；其次，揭示Brd-box基序在miRNA靶向调控中的核心作用，为预测其他miRNA-靶标关系提供模板；最后，建立的Notch敏感型果蝇模型（ey>fng）为后续遗传筛选提供了高效平台。鉴于Notch信号在癌症和发育疾病中的关键作用，这项基础研究发现未来或可为相关疾病的治疗靶点开发提供新思路。