真核生物的基因調控與表觀遺傳學

微小RNA調控(microRNA regulation)

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假設一家工廠已經印好了成千上萬張工單(信使RNA)並送到了裝配車間,然後管理層決定其中一些工單應該被放緩或取消。與其把印刷機召回,細胞派出一些微小的檢查員,靠措辭找到特定的工單,悄悄告訴車間別再照著它造了。那些微小的檢查員就是微小RNA,它們在RNA已經造好之後調控基因。

微小RNA是一種很短的RNA,大約二十二個字母長,它不編碼任何蛋白質。它做的是靠鹼基互補,與一個靶信使RNA裡相匹配的序列配對——通常在信使的非翻譯尾巴上——而且它是在一個叫RISC的蛋白質複合物(圍繞一個Argonaute蛋白搭建)裡被握著完成這件事的。在動物裡,這種配對通常是部分的,主要靠微小RNA起點附近一段大約六七個字母的「種子」,這正是為什麼單單一個微小RNA能識別並壓低許多共享那段種子匹配的不同靶信使。一旦結合,這個複合物就抑制那條信使:它阻擋它被翻譯成蛋白質,往往還加速它的銷毀。微小RNA本身是由Drosha和Dicer這兩種酶從更長的轉錄本裡剪出來的,然後才被裝進RISC。

微小RNA調控之所以重要,是因為它在轉錄之上加了一層快速、可調的控制,微調每條信使實際產出多少蛋白質。人類基因組編碼著遠超一千個微小RNA,它們合起來幫著調控所有基因中的很大一部分;它們讓發育決定更利落、給細胞緩衝噪聲,並且在幾乎每一種癌症裡都失調。它們與更廣義的RNA干擾通路——那條抵禦病毒和轉座子的通路——共用核心機器Dicer和Argonaute,而同樣的原理已被改造成一種研究和治療工具:設計來敲低某個所選基因的合成小RNA(siRNA)。關於效應大小的一個提醒:大多數單個的微小RNA-靶點相互作用只是把蛋白質水平輕輕推一下,而不是把一個基因徹底關掉,所以它們的威力在於許許多多的小調整一起作用。

最早發現的微小RNA,秀麗隱桿線蟲裡的lin-4,是一段微小的RNA,它與一個叫lin-14的基因的信使配對,在恰當的時刻關掉它的蛋白質,把線蟲從一個幼蟲階段推進到下一個——一個由二十來個字母的RNA設定的發育時鐘。

一段22個字母的RNA靠鹼基配對找到匹配的信使,悄悄把它們調低。

大多數動物微小RNA只是部分配對(主要靠一小段種子),把蛋白質水平往下推一推,而不是把它徹底消滅。它們的力量在於覆蓋面和微調——一個微小RNA把許多靶點各壓低一點——而不在於把單一一個基因徹底關掉。

又稱
miRNA regulationpost-transcriptional silencing by miRNA微小RNA调控