香港科技大学最新发文：RNA元件如何控制pre-miRNA和短发夹RNA中DICER酶的裂解活性

2022-04-22 18:30:05 来源：今日健康网作者：分享：

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　　由香港科技大学(科大)的科学家带领的研究小组，揭示了二级结构RNA元件如何控制pre-miRNA和短发夹RNA中DICER酶的裂解活性。提高了对DICER切割机制的认识，为设计精确高效的短发夹rna进行基因沉默提供了基础。

仙人掌展示了Pre-miRNA/shRNA。这个分支代表单核苷酸凸起。两个花表明DICER的双裂。根显示RNA的5'端和3'端。

由香港科技大学的科学家带领的研究小组，揭示了二级结构RNA元件如何控制pre-miRNA和短发夹RNA中DICER酶的裂解活性。提高了对DICER切割机制的认识，为设计精确高效的短发夹rna进行基因沉默提供了基础。

在人类中，microRNAs (miRNAs)控制多种生物过程，并在各种细胞功能中发挥重要作用。这些小RNA调节信使RNA(mRNA)的水平，信使RNA用于制造蛋白质。由miRNA序列或表达异常引起的mRNA调控功能障碍与各种人类疾病有关，包括癌症、神经退行性疾病和传染病，使其在生物医学方面成为疾病诊断、预后和治疗药物的有用的生物标志物。

miRNA序列和表达的准确性主要取决于miRNA的生物发生，这是一个涉及DICER切割miRNA前体(pre-miRNAs)生成miRNA的过程。因此，DICER的切割控制miRNA的表达和序列，从而影响miRNA的功能。此外，DICER的裂解已经被广泛应用于shRNA(即短发夹rna)基因沉默技术。DICER在这项技术中发挥着关键作用，它将shRNA切割成siRNAs，随后沉默靶向mRNA。shRNA已被广泛应用于生物学研究，也被应用于生物医学治疗。

在一篇发表在《自然通讯》中的论文中，香港科大Tuan Anh NGUYEN领导的研究人员发现了一种称为 22-bulge 的二级 RNA 元件在 DICER 对 shRNA 和人类前 miRNA 的切割活性中的建设性作用。

通过设计称为双环shRNA的创新人工底物模型，该团队对超过20,000个包含不同序列的shRNA进行高通量切割分析，并从切割产物中重建未切割的shRNA序列。通过下一代测序和计算分析，他们成功地同时监测了20000个不同shRNA的DICER切割活性，全面识别了控制DICER不同切割特征的各种茎环连接结构，包括切割位点、双切割、单解理，以及解理效率。

Nguyen教授说:“令人兴奋的是，在我们这项研究中发现的许多次级RNA元素中，我们发现了一个单核苷酸元素，称为22-bulges，它在shRNAs和pre-miRNAs上显示出最高的切割精度和效率。因此，22-bulges促进了shRNAs的敲除(KD)效率，使我们能够设计一种更有效的shRNAs用于基因沉默技术。此外，22-bulges也存在于许多pre-miRNA中，对人类细胞中正常的miRNA生成至关重要。”

“我们的工作使我们能够了解 DICER 切割的分子机制，并解释 pre-miRNA/shRNA 中二级结构 RNA 元件在控制 miRNA 生物发生和 shRNA 的 KD 活性中的功能，”共同作者之一的 Trung Duc NGUYEN 解释说，“从应用的角度来看，我们的研究结果提供了一种替代方法来改进当前基因沉默技术的 shRNA 设计，具有更高的 KD 效率和更少的脱靶效应。”

文章标题

Secondary structure RNA elements control the cleavage activity of DICER