由德州大学西南医学中心 韩、门德尔和他的同事发现了一组蛋白质，这些蛋白质形成泛素连接酶(黄色)，目的是降解微小核糖核酸(红色)及其相关的精氨酸蛋白(蓝色)
这种机制广泛调节多种细胞类型和组织中的微小核糖核酸水平
信用:UT西南医学中心 德州西南大学的研究人员发现了一种细胞用来降解微小核糖核酸(miRNAs)的机制，微小核糖核酸是调节细胞中蛋白质数量的遗传分子。
今天在线发表在《科学》杂志上的这一发现不仅揭示了细胞的内部运作，而且最终可能会带来对抗传染病、癌症和一系列其他健康问题的新方法
科学家们早就知道基因含有制造生物体中每一种蛋白质的指令
然而，不同的过程调节是否产生不同的蛋白质以及产生的数量
其中一种机制涉及微小核糖核酸，即分解细胞中信使核糖核酸互补片段的小块遗传物质，阻止核糖核酸序列翻译成蛋白质。
自从1993年发现微小核糖核酸以来，研究人员已经积累了大量关于数百种不同的微小核糖核酸分子及其靶标以及控制它们的产生、成熟和在发育、生理和疾病中的作用的机制的知识
然而，约书亚·门德尔解释说
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，Ph
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，北京理工大学分子生物学系教授、副院长，博士后韩
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很少有人知道细胞在使用完微小核糖核酸后是如何处理它们的
“只要微小核糖核酸分子留在细胞中，它们就会减少目标微小核糖核酸中蛋白质的产生，”霍华德·休斯医学研究所(HHMI)研究员、哈罗德·C
西蒙斯综合癌症中心
“因此，理解细胞在不再需要微小核糖核酸时如何去除它们，对于充分理解它们如何以及何时工作至关重要
" 为了回答这个问题，门德尔、韩和他们的同事利用了CRISPR-Cas9，这是一种基因编辑工具，最近由两位科学家开发，获得了2020年诺贝尔化学奖
门德尔说，通过充当“分子剪刀”，这个系统可以切断单个基因，让研究人员探索它们的功能
在一种被称为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20，000个蛋白质编码基因的大部分，寻找任何导致通常短暂的miRNA在细胞中滞留的基因。
他们的研究发现了至少10个降解这种微小核糖核酸所需的基因
研究人员发现，这些基因编码的蛋白质在细胞中聚集在一起，形成一个更大的集合，称为泛素连接酶，其功能是标记其他蛋白质进行破坏
门德尔说，这种特殊的泛素连接酶以前从未被描述过，但像其他泛素连接酶复合物一样，它似乎标记了注定要降解的蛋白质
然而，进一步的研究表明，这种复合物没有标记miR-7本身，而是标记了一种叫做Argonaute的蛋白质，这种蛋白质通过细胞运送miRNAs。
一旦附着在miR-7上的Argonaute蛋白被靶向降解，这种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。
研究小组发现，这种泛素连接酶复合物不仅是K562细胞中miR-7降解的关键，也是其他细胞类型和物种中各种其他miRNAs降解的关键
这些结果表明，这种微小核糖核酸衰变的机制广泛地控制了动物发育过程中和组织中微小核糖核酸的水平
因为其他研究表明，各种微小核糖核酸的异常水平与各种疾病和感染有关，找到控制微小核糖核酸降解的方法——要么根除细胞中有问题的微小核糖核酸，要么保留有益的微小核糖核酸——可能是治疗这些疾病的新方法。
“十多年来，研究人员一直在寻找细胞降解微小核糖核酸的机制，”韩说
“现在我们已经发现了可以实现这一点的新的细胞机制，我们将能够应用这一发现来更好地理解微小核糖核酸是如何被调控的，我们希望最终能够开发出新的疗法
"
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