廉傳江 吉林大學(xué)
成熟體miRNA與多種蛋白質(zhì)因子結(jié)合組裝形成RISC復(fù)合體后，通過堿基互補配對識別靶標(biāo)mRNA，并在更多蛋白質(zhì)因子的參與下調(diào)控基因的表達。目前已知絕大多數(shù)miRNA主要通過抑制翻譯和引發(fā)mRNA降解這兩種機制發(fā)揮調(diào)控功能。具體采用哪種機制由其與靶標(biāo)mRNA上識別位點的互補程度而決定。
高度匹配的miRNA，如大部分植物miRNA，將對靶mRNA進行切割；相反，在動物中大部分miRNA與靶mRNA不完全匹配，則可能是通過抑制其翻譯發(fā)揮作用。在近十年里，科學(xué)家們一直認(rèn)為mRNA的3′UTR區(qū)是miRNA作用于靶基因、發(fā)揮功能的起始位點。但是最近的研究表明，5′UTR區(qū)和編碼區(qū)同樣也可作為miRNA的作用靶點。例如Orom等人發(fā)現(xiàn)miR-10a可以與核蛋白mRNA的5′UTR區(qū)作用并促進其翻譯；腫瘤細(xì)胞中，miR-24可以作用于FAF1的編碼區(qū)而調(diào)控細(xì)胞凋亡。
翻譯抑制是最先被發(fā)現(xiàn)的 miRNA 作用機制，但一直缺乏明確和統(tǒng)一的模型。大量實驗證據(jù)表明，miRNA 主要在翻譯的起始階段發(fā)揮抑制作用，如通過與翻譯起始復(fù)合物競爭 mRNA 的 5′帽子結(jié)構(gòu)，或是影響核糖體大小亞基的聚合等。然而，也有實驗表明，miRNA 亦能在翻譯的其他階段起作用，如減緩核糖體在翻譯中的移動速度、促進新生多肽鏈的共翻譯降解或促進核糖體的提早解離等。
另有獸醫(yī)研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 也可以直接影響靶 mRNA 的穩(wěn)定性。比如，在果蠅和哺乳動物細(xì)胞中的研究表明 CCR4-NOT 復(fù)合體中的 CAF1 是催化脫腺苷酸化過程的關(guān)鍵核酸酶。miRNA 可能通過 Ago 蛋白直接招募CAF1，也可能通過 RISC 結(jié)合在 mRNA 上改變 mRNP 的結(jié)構(gòu)和功能，從而促進 mRNA 的降解。
絕大多數(shù)情況下，miRNA 在轉(zhuǎn)錄后水平對基因表達起負(fù)調(diào)控作用，但也有研究顯示，在特定條件下，miRNA 可以采取其他方式調(diào)控基因的表達。例如，在血清饑餓導(dǎo)致細(xì)胞分裂受阻的條件下，Ago2 與 FXR1 結(jié)合，以某種未知的機制提高靶標(biāo) mRNA 的翻譯效率。而 miR-10a 可以與核糖體 RNA 結(jié)合并增強它們的活性，在全局水平上調(diào) mRNA 的翻譯效率。雖然絕大多數(shù) miRNA 需要與 Ago 蛋白結(jié)合后才能發(fā)揮功能，但最新的研究表明，miR-328 可以直接結(jié)合hnRNP E2，從而解除 hnRNP E2 對 C/EBP mRNA 的翻譯抑制作用，最終促進髓系祖細(xì)胞向粒細(xì)胞的分化。不僅如此，有些病毒在進化過程中還產(chǎn)生了一些特殊的機制，例如肝臟細(xì)胞特異性表達的 miR-122 與 HCV 基因組 RNA5′非翻譯區(qū)的靶位點結(jié)合后，可以促進 HCV RNA 的復(fù)制。
總之，在不同的蛋白因子的參與下，miRNA 可以在翻譯、mRNA 穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄等多種水平發(fā)揮負(fù)調(diào)控或正調(diào)控功能。正是通過這種復(fù)雜的組合關(guān)系，miRNA 可以更為精確和高效地調(diào)控一系列基因的表達，從而構(gòu)成真核生物復(fù)雜的基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
