MicroRNA是一類(lèi)短的非編碼RNA，通過(guò)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(lèi)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(guò)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(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?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(huà)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。
2014年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）的汪小我和謝震研究組在《美國(guó)科學(xué)院院刊》發(fā)表了題為《模型指導(dǎo)下用合成基因線(xiàn)路對(duì)microRNA介導(dǎo)的競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA調(diào)控進(jìn)行定量分析》的研究論文。論文系統(tǒng)分析了microRNA與競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?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。清華大學(xué)自動(dòng)化系博士生袁野和研究助理劉兵為論文共同第一作者，汪小我、謝震為共同通訊作者。
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(xiàn)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(chēng)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)。
