(文章转载自EurekAlert!，原刊于2023年6月2日)

为了研究并彻底验证新发现的非经典切割机制，香港科技大学（科大）研究团队在生命科学部助理教授阮俊英（Tuan Anh Nguyen）教授的带领下，采用了多种尖端技术，如miRNA测序、pri-miRNA结构分析以及大约26万个pri-miRNA的高通量切割实验。与经典机制不同的是，非经典机制不依赖于经典机制所需的几个关键蛋白和RNA特征序列。该研究还揭示了pri-miRNA上以前未被发现的DROSHA识别位点（DRES），同时证明了这些位点对非经典切割至关重要，并且也有助于经典机制中pri-miRNA加工。此外，该研究揭示了这种非经典切割机制在进化方面的保守性，并证明了它在多个动物物种中是保守的。这一发现表明，非经典机制在miRNA生物起源和调控的进化中起着重要作用。

MicroRNAs（miRNAs）是对基因功能起着至关重要调控作用的微小RNA分子。它们有助于调控多种生物过程，如细胞生长、发育和免疫。近年来，科学家们对miRNAs进行了广泛的研究，以便更好地理解它们的功能以及其生物起源中涉及的机制。现在，科大的研究人员在分子生物学方面取得了突破性的发现，揭示了负责在人类和其他动物中处理初级miRNA转录本（pri-miRNAs）来影响miRNAs生物起源的miRNA加工复合体（MP，DROSHA-DGCR8复合物）的非经典切割机制。这一开创性的发现揭开了长久以来分子生物学中关于pri-miRNA切割的谜团，并可能对我们关于基因调控、细胞过程以及动物miRNA生物起源进化的理解产生深远影响。

自从2004年发现动物miRNA加工复合体后，许多研究小组对其在miRNAs生物起源中的分子机制进行了广泛研究。这些研究共同建立了这种复合物的分子机制模型，该模型称为经典pri-miRNA切割机制。由于动物中的pri-miRNAs在结构和序列上具有很高的多样性，这种机制只能解释复合物如何切割动物体中大部分经典pri-miRNA，但是无法解释如何切割一部分重要的非经典pri-miRNA。

在著名《分子细胞》期刊上发表的非经典pri-miRNA加工机制解决了分子生物学领域关于动物中许多pri-miRNA切割长达二十多年的谜团，并完善了之前已知的经典机制。简单来说，这一发现揭示了我们细胞产生miRNA的一种新方法，这可能对我们关于基因调控、细胞生物学过程以及动物miRNA生物起源进化的理解产生影响。

科大研究的主要发现：

• 发现并全面阐述了动物细胞产生miRNAs的新方式，解决了长久以来分子生物学领域的谜团。
• 发现了决定MP切割效率和准确性的DRES特征序列，为研究其他类似复合物蛋白是否存在相关RNA特征序列开辟了新的研究方向。
• 证据表明非经典miRNA合成机制在各种动物物种间的保守性，对于线虫（如秀丽隐杆线虫和布里格线虫）的miRNA生物起源起着重要作用。
• 解释了MP如何切割动物中的短茎pri-miRNA，显示了MP在细胞功能中具有更广泛的作用。

MP复合物在miRNA生物起源中非经典切割机制的发现对未来分子生物学研究具有深远意义。该机制的发现不仅开辟了新的研究方向，并扩展了我们对动物miRNA生物起源调控的认知。

其中最重要的影响之一是发现动物MP复合物具有更多样化的底物。以前，经典切割机制无法解释某些pri-miRNA的加工。现在，有了非经典切割机制，研究人员可以重新评估以前无法解释或被忽视的RNA底物。这可能导致发现出由非经典切割机制特异性加工的新型pri-miRNA和其他RNA底物。

另一个影响在于揭示动物MP复合物的新功能。由于非经典机制可以处理短茎pri-miRNAs，这暗示了MP复合物在细胞中具有更广泛的作用。这可能导致发现以前在发育、分化、免疫等方面未知的基因调控和细胞生物学过程中的作用。

最后，通过证明非经典切割机制在各种动物物种中特别是在诸如秀丽隐杆线虫和布里格线虫等线虫中的保守性，强调了这种新机制的在进化中的意义。未来的研究可以深入探讨经典和非非经典机制在进化方面的意义，可以揭示动物miRNA生物起源途径的发展和多样化。

总之，非经典miRNA生物起源机制的发现为新的研究方向铺平了道路，并扩展了我们对miRNA产生的分子机制的理解，有助于更好地理解基因调控、细胞生物学过程以及动物miRNA生物起源途径的进化。

图片展示了miRNA加工复合体非经典切割模型。miRNA加工复合体由DROSHA（蓝色显示）和DGCR8二聚体（绿色表示）组成。箭头表示DROSHA对pri-miRNAs的双重切割作用。非经典加工的底物特征是一个短茎，约为28个长度的碱基对和DRES（DROSHA识别位点）。这种非经典切割机制在各种动物物种中具有保守性。

该论文的作者（从左到右）：阮忠德、Minh Khoa NGO、阮俊英教授（研究组长）、阮娧琳以及Thi Nhu-Y LE。