趙章武團隊研究揭示miRNA let-7對果蠅生物節律的調控機制(圖文)

2021-01-08 中國農業大學新聞網

農學院 供圖 

　　本網訊 11月24日，國際綜合學術刊物《自然通訊》(Nature Communications)在線發表了我校農學院趙章武教授課題組關於miRNA調控晝夜節律的研究成果。該研究在果蠅中證實了miRNA let-7調控晝夜節律，並進一步揭示了其調控環路。

　　地球自轉和公轉引起自然環境的晝夜波動和季節變化，深刻地影響著地球生物的生命活動，使幾乎所有的生物體在生理和行為上都表現出晝夜節律。而晝夜節律作為最常見的一類生物節律，一直以來都是人們關注和研究的熱點。

　　miRNA是一類由22個左右的核苷酸組成的內源性非編碼小分子單鏈RNA，能夠通過與靶標基因mRNA的3』UTR發生特異性的鹼基互補配對，引起靶標基因的mRNA降解或者顯著抑制蛋白質的表達，從而在植物和動物體內的基因沉默中發揮著顯著的作用。近年來，研究發現miRNA通過轉錄後水平參與生物體晝夜節律的調控。這為探究生物鐘調節機制提供了一個新的研究層面。

　　趙章武課題組通過對模式生物——果蠅在基因水平、蛋白水平及行為表現等方面的大量研究，發現在果蠅體內let-7複合物（包括let-7、miRNA100和miRNA125）的組件miRNA let-7是調控果蠅晝夜節律的一個重要因子。在果蠅腦生物鐘神經元（clock neurons）中過量表達let-7可以導致晝夜周期延長；使用相應的突變品系敲除let-7則會顯著降低果蠅早上的活動高峰。為進一步探究let-7的調控機制，該課題組又通過實驗證實了，let-7是通過抑制CLOCKWORK ORANGE(CWO)的轉錄和翻譯來調控果蠅的晝夜節律。此外，在能夠表達cwo的果蠅細胞內上調cwo的表達則可以挽救let-7過表達導致的行為和分子表型。以往的對miRNA的研究主要集中在miRNA的靶標和功能性方面（下遊方面），對於miRNA由什麼基因或者信號通路調控相對欠缺（上遊方面）。該論文首次證實由果蠅核心鍾蛋白CLOCK/CYCLE（CLK/CYC）、促前胸腺激素（PTTH）和蛻皮激素（20E）組成的信號通路，最後通過蛻皮激素受體（ECR）促成了let-7的晝夜節律性表達。這項工作中對 miRNA let-7功能和調控機理的發現可為我們提供了進一步理解晝夜節律相關基因轉錄後調控的新途徑。

　　該項成果由我校農學院趙章武教授課題組獨立完成，我校博士研究生陳文峰、劉振興為論文並列第一作者:。

　　趙章武教授是我校從美國引進的特聘教授，主要的研究方向包括昆蟲生理生化和分子生物學，果蠅生物活動節律及睡眠的調控機理研究，自2006年回國後，已經發表了系列研究論文。

責任編輯：潘彩清

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