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  • 1 # 江楓的消防日記

    2018年8月6日,Nature Communications雜誌線上發表了來自美國冷泉港實驗室的Marja C. P. Timmermans課題組題為“Gating of miRNA movement at defined cell-cell interfaces governs their impact as positional signals”研究論文。該研究表明miRNA的遷移是透過細胞-細胞介面極化的門控機制精確調節的,導致miRNA遷移是定向運動,並限制長距離的運輸。此外,研究還表明調節miRNA遷移的機制,是將小RNA識別為移動單元在細胞水平上對運動進行時空調節,不是由小RNA序列或甚至是產生它的途徑決定的,這獨立於透過胞間連絲控制蛋白質運動的機制。

    小RNA的運動是植物生長和存活的基礎。小RNA透過胞間連絲從細胞到細胞移動,以及透過韌皮部達到全身移動以協調整個植物對非生物和生物應激反應(如下圖)。特別是,siRNA介導的基因沉默的傳播是抵抗病毒攻擊和轉座子破壞作用的主要防禦機制之一。類似地,響應於營養脅迫(例如磷酸鹽脅迫)誘導的miR399是透過韌皮部運輸以協調芽和根之間的生理反應。

    小RNA具有與其他發育訊號(如激素,肽配體和轉錄因子)不一樣的特性,即具有高度特異性和直接作用模式,其允許精確和快速的細胞命運發生轉變。小RNA調節還賦予了基因調控網路的靈敏度和穩健性。這些特性使得移動的小RNA特別適合促進發育變化,並提供了一種機制來解決即使在波動的環境條件下產生穩定和均勻發育邊界的問題。然而,除了關於小RNA的區域性細胞與細胞之間的移動除了認為是透過胞間連絲以外,其他的移動機制知之甚少!

    該文透過利用之前描述的miRGFP感測器系統(透過特異表達人工miRGFP來靶向各特異表達GFP,然後觀察熒光訊號的有無,可以判斷miRNA是否移動),確認了miRNA的細胞間移動是受到發育調節,並且表明miRNA的遷移不是透過胞間連絲特性,例如孔徑和密度來控制的。進一步研究表明,miRNA顯示定向移動性,並且長距離移動是高度限制,這揭示了相鄰細胞之間的miRNA遷移受到細胞 - 細胞介面的方向性的機制的調節。另一方面,透過研究植物莖尖分生組織發現,miRNA能夠在分生組織的給定功能域內的細胞之間移動,但不能在這些域之外移動(如下圖),揭示了額外的調節機制在空間上限制miRNA在芽幹細胞niche的功能域之間的運動,可能起到維持幹細胞乾性的作用。

    總之,這些資料表明miRNA遷移是一個高度調節的過程,允許在更發達的組織環境中定向運動,以及在幹細胞niche內的區域自主行為。此外,研究表明調節miRNA遷移的機制,是將小RNA識別為移動單元,不是由小RNA序列或甚至是產生它的途徑決定的,在細胞水平上對運動進行時空調節,這獨立於透過胞間連絲控制蛋白質運動的機制。

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