植物miRNA作用方式的分子机制研究进展

张翠桔 莫蓓莘 陈雪梅 崔洁

（深圳大学生命与海洋科学学院，深圳 518037）

MicroRNA（miRNA）是一类真核生物中广泛存在的约20-24个核苷酸（Nucleotide，nt）长度的内源非编码单链RNA，成熟的miRNA与Argonaute（AGO）家族蛋白结合形成RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）， 在转录后水平负调控基因表达。miRNA在生物的细胞增殖分化、生长发育和响应外界环境信号等多种生物过程中发挥重要作用。1993年和2000年，Ambros与Reinhart的研究小组分别先后在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中鉴定了最早的动 物 miRNA，lin-4和let-7［1-2］。2002 年 Bartel、Carrington与Chen分别带领各自的研究小组发现了植物拟南芥中的miRNA［3-5］。几十年来，科学家已经在动植物中发现了数以万计的miRNA，2018年10月miRBase收录了38 589条miRNA前体信息，这些前体共计产生48 860条不同的成熟miRNA；其中人类基因组中鉴定发现2 654个成熟miRNA，拟南芥中发现428个成熟miRNA［6］。有关miRNA产生的生物学过程、功能分析、逆境胁迫等方面的研究报道逐年攀升，miRNA已然成为科学研究领域炙手可热的“明星分子”。

2002年，研究者们发现植物中第一个miRNA，“miR171”，同时发现植物miRNA与靶基因序列高度互补配对的特性［3-5］。在此之前的1999年，植物中首次发现了小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）。siRNA与靶基因完全互补配对，通过剪切靶基因mRNA调控基因的表达［7］。基于siRNA作用机制的启示，Llave［4］发现miR171也是通过剪切mRNA沉默靶基因。有趣的是，miR171既是植物miRNA作用方式的第一个实例，也是植物中少数与靶基因完全互补配对的miRNA之一。在miRNA被陆续发现和报道的前期，通过定量PCR检测mRNA水平的实验技术非常成熟，对靶基因mRNA水平的检测成为早期主流手段，因此植物miRNA对靶基因mRNA剪切的现象被大量报道。然而，蛋白水平的检测需要借助特异性强且灵敏度高的抗体，植物蛋白抗体开发的不足大大限制了对miRNA靶基因蛋白水平的检测。……