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发现控制基因调节剂的机制可能导致抗击疾病的新方法

UT西南大学的研究人员发现了一种细胞用来降解microRNA(miRNA)的机制,miRNA是调节细胞中蛋白质数量的遗传分子。这项发现今天在《科学》网上在线报道,不仅阐明了细胞的内部工作原理,而且最终可能导致抗击传染病,癌症和一系列其他健康问题的新方法。

科学家早就知道,基因包含在生物体内制造每种蛋白质的指令。然而,各种过程调节是否产生不同的蛋白质以及产生多少。这些机制之一涉及miRNA,这是遗传物质的小片段,可分解细胞中信使RNA(mRNA)的互补片段,从而阻止mRNA序列翻译成蛋白质。

自从1993年发现miRNA以来,研究人员已经积累了有关数百种不同miRNA分子及其靶标,控制其产生,成熟以及在发育,生理学和疾病中的作用的机制的丰富知识。然而,UTSW分子生物学系教授兼副主席Joshua Mendell博士和博士后研究员Jaeil Han博士解释说,人们对细胞如何处理miRNA时所知甚少。重新使用它们。

霍华德·休斯医学研究所(HHMI)研究人员,哈罗德·C·西蒙斯综合癌症中心成员,门德尔解释说:“只要miRNA分子在细胞中停留,它们就会减少其靶mRNA产生的蛋白质。” “因此,了解细胞在不再需要时如何去除miRNA的方法对于全面了解其工作方式和时间至关重要。”

为了回答这个问题,Mendell,Han及其同事利用了CRISPR-Cas9这个基因编辑工具,该工具最近得到了两位科学家的2020年诺贝尔化学奖。门德尔说,通过充当“分子剪刀”,该系统可以切出单个基因,从而使研究人员能够探索其功能。

在被称为K562的人类癌细胞系中,研究人员使用CRISPR-Cas9靶向人类基因组中的20,000个蛋白质编码基因中的大多数,寻找导致通常短命的miRNA miR-7徘徊的任何基因。细胞。他们的搜索发现了至少10个降解该miRNA所需的基因。

研究人员了解到,这些基因编码的蛋白质在细胞中聚集在一起,形成了一个更大的组装体,称为泛素连接酶,其功能是标记其他蛋白质以进行破坏。孟德尔说,这种特殊的泛素连接酶从未被描述过,但是像其他泛素连接酶复合物一样,它似乎标记了预定降解的蛋白质。然而,与其进一步标记miR-7本身,不如进一步研究表明,该复合物标记了一种称为Argonaute的蛋白质,该蛋白质可通过细胞运送miRNA。

一旦将连接到miR-7的Argonaute蛋白靶向降解,该miRNA就会裸露在细胞中,这种状态会触发细胞使用RNA降解酶破坏miRNA。

Han说:“十多年来,研究人员一直在寻找细胞降解miRNA的机制。” “现在,我们已经发现了可以实现这一目标的新型细胞机制,我们将能够运用这一发现来更好地了解miRNA的调控方式,并希望最终开发出新的疗法。”

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