微小核糖核酸(microRNA, miRNA)是一种约 20-25 碱基对(base pairs)的非编码 RNA,它无法转译成蛋白质,所以曾被认为是垃圾 DNA 或基因暗物质。但后来科学家发现,它能与 mRNA 结合,使其被降解,或透过阻挡蛋白质转译,进而抑制特定基因的表现。
南加州大学凯克医学院(Keck School of Medicine of USC)的研究团队发现,miRNA 能调控小鼠的生理时钟(circadian rhythm),相关研究成果刊登于《Proceedings of the National Academy of Sciences》。
miRNA 调控生理时钟基因
该研究团队与于诺华研究基金会(Genomics Institute of the Novartis Foundation, GNF)的基因体学研究所合作开发了一种高通量筛选器,将机器人分别转移到团队所设计的发光细胞中,来检测 989 种miRNA,并根据该细胞的 24 小时生理时钟进行发光。随后,他们发现,有 120 个 miRNA 以剂量依赖性方式改变了周期长度。
再来,他们进一步在活体外和活体内的研究发现,miRNA-183/96/182 丛集(cluster)具有在的生理时钟调控功能。在发光细胞株中,他们使这三种 miRNA 丛集失活,进而影响细胞的生理时钟。随后,他们也发现 miRNA-96 能直接标靶生理时钟核心基因 PER2。
miRNA 调控生理时钟的方式是具有组织特异性?
与正常小鼠相比,敲除 miRNA-83/96/182 丛集的小鼠在黑暗中跑车轮行为受到干扰。另外,然后他们研究了这 3 种 miRNA 丛集对脑、视网膜和肺等组织的影响,发现这些灭活的丛集 对每种组织类型均以不同的方式影响生理时钟。因此,他们推测 miRNA 调控生理时钟的方式是具有组织特异性的。
该研究作者及南加州大学凯克医学院 Steve Kay 教授也提到:“我们希望找出大脑的生理时钟调控机制与阿兹海默症等神经疾病之间的相关性。另外,下一步,我们将要在动物和细胞中模拟疾病状态,并研究这些 miRNA 在这些疾病状态中的功能。”因为,了解 miRNA 对特定组织中的生理时钟的影响可望会帮助科学家出治疗或预防特定疾病的新方法。
延伸阅读:谁控制了单细胞的生理时钟?参考资料:
1. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 118 (1): e2020454118. DOI: 10.1073/pnas.2020454118
2. https://keck.usc.edu/new-usc-study-shows-junk-dna-plays-a-key-role-in-regulating-circadian-clocks/
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