【PNAS】“垃圾基因”竟然是个宝！调节着你的生物钟

      人类基因组中大约有3/4是多余的，也就是所谓的“垃圾基因”，它们并没有在人类的成长中发挥多大的作用，不会负责多数的蛋白质并是其发生化学反应。

      被标记为“垃圾基因”的miRNA，通过从信使RNA产生蛋白质的转录机制来影响基因表达。早期研究已经揭示了miRNA也可调控生物钟，但尚不知道miRNA的影响机制。

      一项新的基于细胞的全基因组研究确定了一组miRNA（长约22个核苷酸的非编码RNA分子），构成了负责昼夜节律的时钟基因的新调节层。到目前为止，大多数研究日常生物节律调节机制的研究都集中在调节蛋白质编码基因的反馈环上。

      这项发现被发表在《美国科学院院报》上，标题为“A genome-wide microRNA screen identifies the microRNA-183/96/182 cluster as a modulator of circadian rhythms”。

      昼夜节律，不仅在理解睡眠方面，而且在阿尔茨海默氏病、癌症和糖尿病等疾病中也很重要。了解miRNA如何调节不同组织和器官中的生物钟可能会揭示新的治疗方法。

      南加州大学凯克医学院神经学Steve Kay博士说：“我们已经发现了这些时钟基因在不同疾病中的重要性，但是我们没有重视非编码微RNA对于昼夜节律调节的重要意义。”

“垃圾DNA”被证明是调节生物钟的重要工具

      Steve Kay博士和他的团队由凯克学院神经病学系研究员Lili Zhou博士领导此次研究，基于细胞的24小时昼夜周期时钟，他们开发了一种高通量自动筛选技术，可将miRNA分别转移到用萤光素酶标记的细胞中。

      作者筛选了989个miRNA的文库，发现120个miRNA改变了U-2 OS（人骨肉瘤细胞）的昼夜节律长度的文献。

      在这120种miRNA文库中，作者专注于特定miRNA簇miR-183 / 96/182的昼夜调节功能，他们验证了该miRNA簇的三个成员均能调节昼夜节律，而miR-96则调节着一个核心昼夜节律基因PER2。

      敲除miRNA对细胞的昼夜节律产生相反的影响，敲除miR-183或miR-182缩短了生物钟的时间长度，而敲除miR-96或miR-182则增加了生物钟的振幅。

miRNA影响了小鼠的生理行为

      作者还研究了miRNA对小鼠中的生理行为影响。他们敲除了小鼠的miR-183 / 96/182，发现小鼠在黑暗中奔跑的能力受到了干扰。然后，他们研究了大脑、视网膜和肺组织中的miRNA簇的作用，并揭示了调控生物钟的miRNA有组织特异性。

      Kay说：“我们希望将miRNA与阿尔茨海默症、哮喘等疾病联系起来，进一步研究miRNA簇在这些疾病中的作用。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料

【1】https://medicalxpress.com/news/2021-01-circadian-clock-junk-dna-key.html

【2】https://www.genengnews.com/news/micrornas-modulating-diurnal-rhythms-in-cells-identified-in-genome-wide-study/

【3】https://www.pnas.org/content/118/1/e2020454118