(文章轉載自EurekAlert!，原刊於2023年6月2日)

爲了研究並徹底驗證新發現的非經典切割機制，香港科技大學（科大）研究團隊在生命科學部助理教授阮俊英（Tuan Anh Nguyen）教授的帶領下，采用了多種尖端技術，如miRNA測序、pri-miRNA結構分析以及大約26萬個pri-miRNA的高通量切割實驗。與經典機制不同的是，非經典機制不依賴於經典機制所需的幾個關鍵蛋白和RNA特徵序列。該研究還揭示了pri-miRNA上以前未被發現的DROSHA識別位點（DRES），同時證明了這些位點對非經典切割至關重要，並且也有助於經典機制中pri-miRNA加工。此外，該研究揭示了這種非經典切割機制在進化方面的保守性，並證明了它在多個動物物種中是保守的。這一發現表明，非經典機制在miRNA生物起源和調控的進化中起著重要作用。

MicroRNAs（miRNAs）是對基因功能起著至關重要調控作用的微小RNA分子。它們有助於調控多種生物過程，如細胞生長、發育和免疫。近年來，科學家們對miRNAs進行了廣泛的研究，以便更好地理解它們的功能以及其生物起源中涉及的機制。現在，科大的研究人員在分子生物學方面取得了突破性的發現，揭示了負責在人類和其他動物中處理初級miRNA轉錄本（pri-miRNAs）來影響miRNAs生物起源的miRNA加工複合體（MP，DROSHA-DGCR8複合物）的非經典切割機制。這一開創性的發現揭開了長久以來分子生物學中關於pri-miRNA切割的謎團，並可能對我們關於基因調控、細胞過程以及動物miRNA生物起源進化的理解産生深遠影響。

自從2004年發現動物miRNA加工複合體後，許多研究小組對其在miRNAs生物起源中的分子機制進行了廣泛研究。這些研究共同建立了這種複合物的分子機制模型，該模型稱爲經典pri-miRNA切割機制。由於動物中的pri-miRNAs在結構和序列上具有很高的多樣性，這種機制只能解釋複合物如何切割動物體中大部分經典pri-miRNA，但是無法解釋如何切割一部分重要的非經典pri-miRNA。

在著名《分子細胞》期刊上發表的非經典pri-miRNA加工機制解决了分子生物學領域關於動物中許多pri-miRNA切割長達二十多年的謎團，並完善了之前已知的經典機制。簡單來說，這一發現揭示了我們細胞産生miRNA的一種新方法，這可能對我們關於基因調控、細胞生物學過程以及動物miRNA生物起源進化的理解産生影響。

科大研究的主要發現：

• 發現並全面闡述了動物細胞産生miRNAs的新方式，解决了長久以來分子生物學領域的謎團。
• 發現了决定MP切割效率和準確性的DRES特徵序列，爲研究其他類似複合物蛋白是否存在相關RNA特徵序列開闢了新的研究方向。
• 證據表明非經典miRNA合成機制在各種動物物種間的保守性，對於綫蟲（如秀麗隱杆綫蟲和布裏格綫蟲）的miRNA生物起源起著重要作用。
• 解釋了MP如何切割動物中的短莖pri-miRNA，顯示了MP在細胞功能中具有更廣泛的作用。

MP複合物在miRNA生物起源中非經典切割機制的發現對未來分子生物學研究具有深遠意義。該機制的發現不僅開闢了新的研究方向，並擴展了我們對動物miRNA生物起源調控的認知。

其中最重要的影響之一是發現動物MP複合物具有更多樣化的底物。以前，經典切割機制無法解釋某些pri-miRNA的加工。現在，有了非經典切割機制，研究人員可以重新評估以前無法解釋或被忽視的RNA底物。這可能導致發現出由非經典切割機制特异性加工的新型pri-miRNA和其他RNA底物。

另一個影響在於揭示動物MP複合物的新功能。由於非經典機制可以處理短莖pri-miRNAs，這暗示了MP複合物在細胞中具有更廣泛的作用。這可能導致發現以前在發育、分化、免疫等方面未知的基因調控和細胞生物學過程中的作用。

最後，通過證明非經典切割機制在各種動物物種中特別是在諸如秀麗隱杆綫蟲和布裏格綫蟲等綫蟲中的保守性，强調了這種新機制的在進化中的意義。未來的研究可以深入探討經典和非非經典機制在進化方面的意義，可以揭示動物miRNA生物起源途徑的發展和多樣化。

總之，非經典miRNA生物起源機制的發現爲新的研究方向鋪平了道路，並擴展了我們對miRNA産生的分子機制的理解，有助於更好地理解基因調控、細胞生物學過程以及動物miRNA生物起源途徑的進化。

圖片展示了miRNA加工複合體非經典切割模型。miRNA加工複合體由DROSHA（藍色顯示）和DGCR8二聚體（綠色表示）組成。箭頭表示DROSHA對pri-miRNAs的雙重切割作用。非經典加工的底物特徵是一個短莖，約爲28個長度的碱基對和DRES（DROSHA識別位點）。這種非經典切割機制在各種動物物種中具有保守性。

該論文的作者（從左到右）：阮忠德、Minh Khoa NGO、阮俊英教授（研究組長）、阮娧琳以及Thi Nhu-Y LE。