Science：重磅!提醒ZSWIM8泛素衔接酶介导靶标指点的microRNA降解机制

2020年11月16日讯/BIOON/---巨大核糖核酸（microRNA, ）是一段短的RNA序列，它能严厉掌握哪些基因表达和基因表达的工夫。它们经过调理哪些信使RNA（mRNA）转录本---编码卵白的单链模板---被细胞实践读取来做到这一点。然则，是什么掌握着这些细胞调理因子呢？

在一项新的研讨中，来自美国怀特黑德生物医学研讨所、麻省理工学院、威尔康奈尔医学院和霍华德-休斯医学研讨所的研讨人员发明mRNA和其他RNA常常逆向感化于它们的miRNA调控因子，并证明miRNA降解途径并不是迷信家们所希冀的那样。相干研讨成果于2020年11月12日在线揭橥在Science期刊上，论文题目为“The ZSWIM8 ubiquitin ligase mediates target-directed microRNA degradation”。论文通信作者为怀特黑德生物医学研讨所的David Bartel博士。

CRISPRi挑选判定出ZSWIM8是miR-7的一个调理因子。图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abc9359。 论文第一作者、Bartel试验室研讨生Charlie Shi说，“好多人都晓得miRNA会克制mRNA--这是教科书上的说法。但在某些情形下，这种逻辑是相反的。我认为这真的很风趣，也很奇异，这个设法主意常常倒置过去。”

当转录本提议进击时

miRNA平日经过与mRNA转录本联合来掌握基因的表达，然后与一种叫做Argonaute的卵白一路发扬感化，从而缄默这些转录本以便它们更快地被降解。鉴于miRNA被平稳地固定在Argonaute卵白的外部，它们被屏障在细胞中的毁坏性酶之外，是以以细胞尺度来看，它们的寿命相当长。它们可以继续存在长达一周的工夫，在这段工夫内形成很多mRNA分子遭到毁坏。

但是，有时，miRNA与mRNA转录本上的一个特别靶位点联合，招致miRNA过早地被毁坏。这种景象称为靶标引诱的miRNA降解（target-directed microRNA degradation, TDMD）,在细胞中天然产生，是一种掌握在任何给准时间内许可若干某些miRNA继续存在的办法。

在Bartel试验室发明一种称为CYRANO的RNA不编码任何卵白，可招致一种称为miR-7的特定miRNA的降解。尔后，这些研讨人员便开端研讨这种方式的降解。这种互相感化对他们来说很风趣，这是由于这种机制似乎与今朝关于TDMD的实际纷歧致。

之前的TDMD模子标明，特别的靶位点，如CYRANO中的靶位点，招致miRNA的一端从Argonaute卵白中伸出，从而使得细胞质中的酶可以对它停止核苷酸添加和削减操作。这个称为加尾和修剪（tailing and trimming）的进程被以为是miRNA降解门路中的一个症结步调。

Shi说，“然则，当你敲除给miR-7添加尾巴的酶时，它对miRNA降解没有影响。是以，这很奇异，对吧？那么，我们若何可以真正地搅扰这个该当担任的零碎而没有形成影响呢？”

一种新的模子

为了进一步探求TDMD的机制，这些研讨人员重点研讨了CYRANO和miR-7之间的这种互相感化。Shi设计了CRISPR挑选，以肯定当这个miRNA碰到CYRANO转录本时对它的降解至关主要的基因。

这种CRISPR挑选肯定了一个对这个miRNA的降解至关主要的基因，即ZSWIM8。当他们研讨该基因的功效时，他们发明它编码的是泛素衔接酶（ubiquitin ligase）的一个组分。泛素之所以如斯定名，是由于它简直在一切类型的细胞中都能找到。泛素对卵白停止标志，以便后者在一种称为卵白酶体（proteasome）的细胞渣滓处置零碎中蒙受降解。

ZSWIM8泛素衔接酶的发明意味着CYRANO介导的miRNA降解触及Argonaute卵白遭到毁坏。在这种新的TDMD分子模子中，作为一种调理性RNA，CYRANO联合到封装在维护性的Argonaute卵白中的mir-7，然后招募ZSWIM8泛素衔接酶。随后，这种衔接酶将一些泛素分子添加到这个miRNA的Argonaute上，招致Argonaute遭到降解，从而使得它携带的miRNA货色裸露出来，以便细胞中的酶毁坏这种miRNA货色。主要的是，这个进程不须要对miRNA停止任何修剪和加尾处置。

Bartel说，“这种不曾意料到的TDMD门路的发明阐明了CRISPR挑选的力气，它根本上可以同时寻觅细胞中的每一种卵白，包含那些你从未想到过会介入个中的卵白。”

多种miRNA

当这些研讨人员研讨其他已知的TDMD例子时，他们发明ZSWIM8在一切这些例子中都是必弗成少的。在肯定了这个降解门路的这一症结部门后，他们就可以寻觅更多的蒙受这种调理的miRNA。

Shi说，“当我们开端研讨这个项目时，天然界中只要年夜约4个由细胞编码的内源性RNA可以停止TDMD的例子。我们预见到会有更多的例子，所以经过找到一个在普通情形下停止TDMD所需的因子，即ZSWIM8，我们就可以提出并解答一个成绩：‘这种景象有多广泛?’。”