清華大學(xué)汪小我、謝震研究組在《美國(guó)科學(xué)院院刊》發(fā)文
通過合成與系統(tǒng)生物學(xué)方法揭示microRNA定量調(diào)控規(guī)律
清華新聞網(wǎng)3月12日電 3月10日，清華大學(xué)自動(dòng)化系、清華信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）（簡(jiǎn)稱“清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室”）汪小我和謝震研究組在《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表了題為《模型指導(dǎo)下用合成基因線路對(duì)microRNA介導(dǎo)的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA調(diào)控進(jìn)行定量分析》（Model-guided quantitative analysis of microRNA-mediated regulation on competing endogenous RNAsusing a synthetic gene circuit）的研究論文。論文系統(tǒng)分析了microRNA與競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA的調(diào)控關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了若干影響其定量調(diào)控規(guī)律的因素，并提出了RNA干擾（RNAi）技術(shù)的改進(jìn)原則。
將系統(tǒng)生物學(xué)建模分析與合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合解析microRNA定量調(diào)控規(guī)律。
清華大學(xué)自動(dòng)化系、清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室博士生袁野和研究助理劉兵為論文共同第一作者，汪小我副教授、謝震研究員為共同通訊作者，碩士生謝芃、李衍達(dá)院士等為文章共同作者。
MicroRNA是一類短的非編碼RNA，通過與靶RNA結(jié)合抑制靶基因表達(dá)，在動(dòng)植物中起到重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用。每一類microRNA可以結(jié)合多種靶RNA。當(dāng)microRNA表達(dá)量一定時(shí)，靶RNA通過與microRNA的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合消耗細(xì)胞內(nèi)游離的microRNA，從而影響其對(duì)其他靶基因的調(diào)控，這一現(xiàn)象被稱為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（ceRNA）效應(yīng)。RNAi技術(shù)中的脫靶現(xiàn)象也與該效應(yīng)密切相關(guān)。定量地刻畫ceRNA效應(yīng)，對(duì)理解microRNA調(diào)控規(guī)律和改進(jìn)RNAi技術(shù)都具有重要意義。
論文將系統(tǒng)生物學(xué)建模分析與合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建立了microRNA調(diào)控的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的合成基因線路并植入細(xì)胞中模擬ceRNA效應(yīng)，證實(shí)了靶RNA和microRNA濃度對(duì)ceRNA效應(yīng)的閾值現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了microRNA的靶位點(diǎn)結(jié)合能力對(duì)ceRNA效應(yīng)強(qiáng)度影響的函數(shù)關(guān)系，闡述了microRNA通路和RNAi通路競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)的不對(duì)稱性，并從理論上提出了RNAi技術(shù)的改進(jìn)方向。這一工作，是將生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)與合成生物學(xué)相結(jié)合，定量揭示基因調(diào)控規(guī)律的一個(gè)成功范例，其科學(xué)發(fā)現(xiàn)為理解復(fù)雜的microRNA調(diào)控系統(tǒng)和未來(lái)用RNAi技術(shù)有效設(shè)計(jì)疾病基因靶向治療等提供了理論基礎(chǔ)。
該成果得到了國(guó)家九七三計(jì)劃、自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金和清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的資助。
論文鏈接：http://www.pnas.org/content/112/10/3158.abstract
供稿：自動(dòng)化系、信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 編輯：蕾蕾 襄樺
