陈雪梅教授Cell揭示基因沉默新机制

　　提及RNA分子，最广为人知的作用就是参与蛋白质的合成。然而MicroRNA (miRNA)，这类被发现广泛存在于植物和动物中，长度约为22个核苷酸的小分子RNA，却并不编码蛋白，而是在基因调控中发挥作用，其影响了从发育、生理到应激反应几乎所有的生物学过程。

　　microRNAs几乎存在于每个细胞中，众所周知每个microRNA均可靶向数十到数百个基因，抑制或“沉默”它们的表达。然而目前对于miRNAs抑制靶基因表达的确切机制却仍然了解甚少。

　　现在，由加州大学河滨分校的遗传学家们领导的一个研究小组，在拟南芥中开展了一项研究，证实抑制靶基因表达的作用位点是在内质网(ER)上。

　　领导这一研究的是加州大学河滨分校的陈雪梅(Xuemei Chen)教授，其早年毕业于北京大学，在植物小RNA和参与花器官发育研究领域取得多项创新性研究成果，在Nature, Science等顶尖科学杂志发表高水平论文数十篇。她首次发现的植物microRNAs在3’末端核糖基上带有2’-O-甲基化修饰，开创性地为动物领域开展类似研究工作起了重要的指导作用。2006年曾获得美国植物学会Charles Albert Shull奖。

　　陈雪梅教授说：“我们的研究第一次证实了内质网是miRNA介导的翻译抑制的发生位点。要了解microRNAs抑制靶基因表达的机制，我们首先必须要知道microRNAs在细胞的哪里起作用。然而直到现在也没人发现，内质网对于microRNA的活性至关重要。我们的研究证实，一种整膜蛋白 (integral membrane protein) AMP1是miRNA能够成功介导靶基因抑制的必要条件。因为AMP1在动物中有相似物，我们在植物中获得的研究发现具有更广泛的意义。”

　　简单地说，基因表达就是DNA生成RNA，然后RNA再生成了蛋白质。具体来说，就是将RNA编码的遗传信息翻译为了蛋白质的氨基酸序列。而非编码 RNAs则越来越多地被发现在许多生物过程中起作用。MicroRNAs就是一类非编码RNAs，它的主要功能是下调基因表达。

　　自从大约20年前科学家们第一次发现miRNAs以来，针对它所开展的研究与日俱增。在一些疾病病例中，如果一些基因上调或下调，可利用miRNA来改变这些基因的表达对抗这些疾病，由此其显示出治疗潜力。

　　众所周知，MicroRNAs是通过两种主要的作用模式调控靶基因：或是引起靶RNAs失稳，导致它们降解;或是并不影响靶RNAs的稳定性，而只是阻止它们被翻译成蛋白质，这一过程就称作翻译抑制。翻译抑制的最终结果就是导致基因不能表达。然而研究人员对于miRNAs引起靶基因翻译抑制的机制却并不是很清楚。

　　陈雪梅教授说：“我们惊讶地发现内质网为miRNAs翻译抑制活性所必需。这一新知识将促进我们了解基因沉默机制。基本上，我们现在知道了要观测何处：那就是内质网。我们还推测粗面内质网部分与之相关。”

　　陈雪梅教授解释说，内质网有两种类型：粗面内质网和光面内质网。粗面内质网，表面坑坑洼洼，负责合成和包装蛋白;光面内质网呈管泡状，在脂类合成和蛋白质分泌中起作用。内质网蛋白AMP1锚定在粗面内质网上。

　　“多年来，我的实验室一直在针对AMP1开展研究。是这一蛋白将我们的注意力吸引到内质网上。首先，我们发现AMP1与miRNA介导的翻译抑制有关。随后，由于我们已经知道AMP1定位在粗面内质网上，我们就将焦点转到了这一细胞器上。”

　　接下来，她的实验室将尝试解析miRNA介导的翻译抑制的机制。她们还将针对miRNA是如何招募到内质网上去的这一机制展开调查。