MicroRNA（miRNA）與Argonaute（AGO）蛋白相關(guān)聯(lián)，以指導(dǎo)廣泛的轉(zhuǎn)錄后基因抑制。盡管與AGO的結(jié)合通�？杀Ｗo(hù)miRNA免受核酸酶的影響，但與某些非常規(guī)靶RNA的廣泛配對可觸發(fā)miRNA降解。2020年11月12日，David P. Bartel團(tuán)隊(duì)在Science 在線發(fā)表題為“The ZSWIM8 ubiquitin ligase mediates target-directed microRNA degradation”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)針對靶標(biāo)的miRNA降解（TDMD）需要ZSWIM8 Cullin-RING E3泛素連接酶。 這一發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)提示并支持了TDMD的機(jī)理模型，在該模型中，通過泛素蛋白-蛋白酶體途徑進(jìn)行的AGO靶標(biāo)蛋白水解暴露了miRNA的降解。 此外，功能喪失研究表明ZSWIM8 Cullin-RING連接酶可加速哺乳動物，果蠅和線蟲細(xì)胞中多種miRNA的降解，從而確定了大多數(shù)短壽命miRNA的半衰期。 這些結(jié)果闡明了TDMD的機(jī)制，并擴(kuò)展了其在塑造動物中miRNA水平方面的研究的推動作用。
微小RNA（miRNA）是與mRNA中的位點(diǎn)配對的〜22個(gè)核苷酸（nt）RNA，這會導(dǎo)致這些mRNA靶標(biāo)更快地降解和/或翻譯抑制。總體而言，miRNA調(diào)節(jié)大多數(shù)人類mRNA，而在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的90個(gè)廣泛保存的miRNA家族中，大多數(shù)是生存力或正常發(fā)育所必需的。與通常僅在幾個(gè)小時(shí)后衰變的mRNA相比，大多數(shù)miRNA的持久時(shí)間要長得多，通常長于一天，有時(shí)長于一周。這種穩(wěn)定性可以通過將每個(gè)miRNA留在效應(yīng)蛋白Argonaute（AGO）中來解釋，該蛋白在其整個(gè)長度上都與miRNA相互作用，從而保護(hù)其免受核酸酶的破壞。
盡管大多數(shù)miRNA都具有穩(wěn)定性，但有些miRNA的壽命相對較短，半衰期在<2小時(shí)至10小時(shí)之間。miRNA與異常高度互補(bǔ)的靶標(biāo)之間的配對會觸發(fā)miRNA的衰變，從而顛倒典型的調(diào)節(jié)邏輯。這種現(xiàn)象稱為靶標(biāo)導(dǎo)向的miRNA降解（TDMD），開始是在將反義miRNA抑制劑或具有廣泛配對的人工靶標(biāo)引入細(xì)胞后，或在被某些皰疹病毒感染后表達(dá)的，這些皰疹病毒表達(dá)具有廣泛配對位點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄本指導(dǎo)宿主抗病毒miRNA降解。
近期，還發(fā)現(xiàn)了四個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄物可觸發(fā)TDMD。例如，Cyrano長非編碼RNA（lncRNA）指導(dǎo)miR-7 miRNA的有效降解。刪除Cyrano或突變Cyrano中與miR-7廣泛配對的位點(diǎn)后，穩(wěn)態(tài)miR-7水平在某些細(xì)胞和組織中增加了多達(dá)50倍。而且，在失去Cyrano后，miR-7的半衰期增加，與大多數(shù)其他miRNA相似。
與觸發(fā)TDMD的廣泛配對位點(diǎn)相反，大多數(shù)miRNA調(diào)控位點(diǎn)僅與miRNA種子區(qū)域（來自miRNA 5'末端的2-8個(gè)核苷酸）配對。一些位點(diǎn)還具有補(bǔ)充配對，但是這種配對不太常見（僅在5％的優(yōu)先保守位點(diǎn)中保守），并且很少接近miRNA 3'末端，這解釋了為什么大多數(shù)調(diào)節(jié)位點(diǎn)都不會觸發(fā)TDMD。對TDMD機(jī)制的更好理解將受益于這種現(xiàn)象所需的蛋白質(zhì)的鑒定。盡管TDMD于十多年前首次被描述，但尚無此類蛋白的報(bào)道。
該研究發(fā)現(xiàn)針對靶標(biāo)的miRNA降解（TDMD）需要ZSWIM8 Cullin-RING E3泛素連接酶。這一發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)提示并支持了TDMD的機(jī)理模型，在該模型中，通過泛素蛋白-蛋白酶體途徑進(jìn)行的AGO靶標(biāo)蛋白水解暴露了miRNA的降解。此外，功能喪失研究表明ZSWIM8 Cullin-RING連接酶可加速哺乳動物，果蠅和線蟲細(xì)胞中多種miRNA的降解，從而確定了大多數(shù)短壽命miRNA的半衰期。這些結(jié)果闡明了TDMD的機(jī)制，并擴(kuò)展了其在塑造動物中miRNA水平方面的研究的推動作用。
參考消息：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/11/11/science.abc9359
