MicroRNAs （miRNAs） 是真核生物中廣泛存在的一種長(zhǎng)約21到23個(gè)核苷酸的RNA分子，可調(diào)節(jié)其他基因的表達(dá)。miRNA來(lái)自一些從DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)，但無(wú)法進(jìn)一步轉(zhuǎn)譯成蛋白質(zhì)的RNA（屬于非編碼RNA）。

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這些RNA從初級(jí)轉(zhuǎn)錄本（primary transcript），也就是pri-miRNA，轉(zhuǎn)變成為稱為miRNA前體（pre-miRNA）的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，zui后成為了具有功能的miRNA。細(xì)胞借助于一種特殊的機(jī)器——“微處理器”復(fù)合物（"Microprocessor" complex）將這些長(zhǎng)鏈的miRNA前體切斷，然后將它們轉(zhuǎn)變?yōu)檩^短的功能性的miRNA形式。生成的miRNAs與特異性信使RNA（mRNA）分子結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)，在調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞周期、生物體發(fā)育時(shí)序等方面起重要作用。在動(dòng)物中，miRNAs通?？梢哉{(diào)控成百上千不同基因的表達(dá)。
然而微處理器復(fù)合物也可以切斷其他類型的RNA，例如mRNAs，這些mRNAs有時(shí)會(huì)生成與miRNAs靶位點(diǎn)相似的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。裂解這種錯(cuò)誤的RNAs有可能對(duì)生物體帶來(lái)災(zāi)難性后果。

在近期發(fā)布在《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》（Nature Structural and Molecular Biology）雜志的一篇論文中，來(lái)自魏茨曼科學(xué)研究所分子遺傳學(xué)系的Eran Hornstein博士、Naama Barkai教授和前博士生Omer Barad與Mati Mann側(cè)重了解了這種微處理器在miRNAs生成中平衡有效性和特異性之間相互作用的機(jī)制。“一方面，它不應(yīng)該過于有效，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致裂解不必要的非特異性RNA底物為代價(jià)。另一方面，也不應(yīng)該太‘嚴(yán)格’因?yàn)檫^度的特異性會(huì)帶來(lái)不充分加工真正miRNAs的風(fēng)險(xiǎn)，”Hornstein說。
在一個(gè)跨學(xué)科研究項(xiàng)目中，科學(xué)家們利用數(shù)學(xué)建模確定了微處理器系統(tǒng)的特征，然后在細(xì)胞中測(cè)試了它們的理論。他們預(yù)測(cè)有效性和特異性之間的平衡是通過一個(gè)反饋回路維持，在這個(gè)反饋回路中微處理器檢測(cè)到細(xì)胞內(nèi)可用pre-miRNA的數(shù)量，相應(yīng)地改變自身的生產(chǎn)。

在小鼠和人類組織中檢測(cè)這一假說，研究人員能夠證實(shí)微處理器確實(shí)調(diào)控了miRNA前體的水平，當(dāng)細(xì)胞充滿miRNA前體時(shí)則提高自身的生產(chǎn)，或在前體量下降時(shí)作出反應(yīng)停止生產(chǎn)。這是通過消化一種在結(jié)構(gòu)上與miRNA相似的Dgcr8 mRNA而實(shí)現(xiàn)的。通過與miRNAs維持水平一致，微處理器由此減少了切斷靶RNAs的機(jī)會(huì)。
由于合成小RNAs是對(duì)于多種疾病一種可能的新療法，這一研究或可直接促成未來(lái)有效的治療。此外，許多其他的生物系統(tǒng)需要兼顧有效性和特異性，該研究小組的結(jié)果表明許多可能是以相似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

來(lái)源：生物通