赵章武团队研究揭示miRNA let-7对果蝇生物节律的调控机制(图文)

农学院 供图 

　　本网讯 11月24日，国际综合学术刊物《自然通讯》(Nature Communications)在线发表了我校农学院赵章武教授课题组关于miRNA调控昼夜节律的研究成果。该研究在果蝇中证实了miRNA let-7调控昼夜节律，并进一步揭示了其调控环路。

　　地球自转和公转引起自然环境的昼夜波动和季节变化，深刻地影响着地球生物的生命活动，使几乎所有的生物体在生理和行为上都表现出昼夜节律。而昼夜节律作为最常见的一类生物节律，一直以来都是人们关注和研究的热点。

　　miRNA是一类由22个左右的核苷酸组成的内源性非编码小分子单链RNA，能够通过与靶标基因mRNA的3’UTR发生特异性的碱基互补配对，引起靶标基因的mRNA降解或者显著抑制蛋白质的表达，从而在植物和动物体内的基因沉默中发挥着显著的作用。近年来，研究发现miRNA通过转录后水平参与生物体昼夜节律的调控。这为探究生物钟调节机制提供了一个新的研究层面。

　　赵章武课题组通过对模式生物——果蝇在基因水平、蛋白水平及行为表现等方面的大量研究，发现在果蝇体内let-7复合物（包括let-7、miRNA100和miRNA125）的组件miRNA let-7是调控果蝇昼夜节律的一个重要因子。在果蝇脑生物钟神经元（clock neurons）中过量表达let-7可以导致昼夜周期延长；使用相应的突变品系敲除let-7则会显著降低果蝇早上的活动高峰。为进一步探究let-7的调控机制，该课题组又通过实验证实了，let-7是通过抑制CLOCKWORK ORANGE(CWO)的转录和翻译来调控果蝇的昼夜节律。此外，在能够表达cwo的果蝇细胞内上调cwo的表达则可以挽救let-7过表达导致的行为和分子表型。以往的对miRNA的研究主要集中在miRNA的靶标和功能性方面（下游方面），对于miRNA由什么基因或者信号通路调控相对欠缺（上游方面）。该论文首次证实由果蝇核心钟蛋白CLOCK/CYCLE（CLK/CYC）、促前胸腺激素（PTTH）和蜕皮激素（20E）组成的信号通路，最后通过蜕皮激素受体（ECR）促成了let-7的昼夜节律性表达。这项工作中对 miRNA let-7功能和调控机理的发现可为我们提供了进一步理解昼夜节律相关基因转录后调控的新途径。

　　该项成果由我校农学院赵章武教授课题组独立完成，我校博士研究生陈文峰、刘振兴为论文并列第一作者:。

　　赵章武教授是我校从美国引进的特聘教授，主要的研究方向包括昆虫生理生化和分子生物学，果蝇生物活动节律及睡眠的调控机理研究，自2006年回国后，已经发表了系列研究论文。