大家好，今天為大家分享一篇發表在Nature Communications上的文章，本文通訊作者是來自德國波恩大學的Günter Mayer教授。其團隊研究方向主要是適配體的自動化篩選及應用。
調控性RNA分子（Regulatory RNA）如內源性微小RNA (microRNAs, miR)或髮夾RNA(short hairpin RNA, shRNA)是基因表達的重要介質，它們與mRNA分子的非翻譯區(UTR)或編碼區中確定的互補位點相互作用，使mRNA的翻譯受到抑制或被水解。儘管mRNA翻譯的隨需控制已經在mRNA穩定性和核糖體加工水平上實現，但最終在時空水平上直接控制小分子調控性RNA的功能仍具有挑戰性。
因此，在這裡作者設計了一個完全基因可編碼的通用方法，實現利用光依賴控制pre-miRNA和shRNA活性。其工作原理如圖：作者使用了結合光氧電壓(light-oxygen-voltage，LOV)的光感受器PAL，並構建了由成熟miRNA和siRNA序列組成的嵌合RNA分子，將PAL的同源適配體結構域嵌入到調控性RNA頂端環中。由於LOV受體PAL與頂端環結構域受光激活結合，Dicer可改變調控性RNA的加工，從而實現調控性RNA功能被光控制的目的。
作者先測試了PAL介導的pre-miR活性調控。使用報告基因eGFP和適配體修飾的pre-miR-21（簡稱SHA），後者的嵌入靶位點在前者mRNA的3』-UTRs中。作者還通過對適配體或miR21結構域的鹼基突變，構建了多個SHA的演變體。表徵結果表明突變後的演變體中報告基因表達受光暗控制的差異性均比SHA大幅下降。隨後，作者又以類似的思路和方法研究了PAL-適配體系統是否也能以更通用的方式應用於shRNA分子，證實了潛在嵌合RNA的模塊化設計，從而實現對RNA幹擾的多用途光基因控制。
之後，在PAL-適配體適用於調控shRNAs的基礎上，作者將體系推廣到了通過shRNAs調控內源性蛋白表達。作者選用了細胞周期從G2到M期過渡所必需的cyclin B1和CDK1作為靶點，試圖實現光源調控細胞周期進度。兩蛋白所對應的調控RNA分別命名為SHCB1和SHCDK1，結果發現光照下G2/M期細胞數量明顯減少，且處理後細胞內相應蛋白表達量在光照前後有明顯差異。另外作者證實了，靶向cyclin B1的shRNA變異不會影響CDK1的表達，反之亦然。
總得來說，作者開發了一種可利用光控制調控性RNA的方法。利用適配體，在藍光下與光受體蛋白PAL緊密結合，這種相互作用會影響miRNA和shRNA在調節基因表達中的功能。
本文作者：FTY
責任編輯：CY
原文連結：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18673-5
原文引用：10.1038/s41467-020-18673-5
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