FMRP通過miRNA途徑介導翻譯抑制的分子機制研究

《FMRP通過miRNA途徑介導翻譯抑制的分子機制研究》是依託深圳大學，由李瑩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：FMRP通過miRNA途徑介導翻譯抑制的分子機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李瑩
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

miRNA在翻譯調控過程中起著重要的作用，幾乎參與到所有的生理與病理進程。脆性X染色體綜合症（FXS）是首個與miRNA沉默途徑建立聯繫的遺傳性智力低下疾病。脆性X智力遲鈍蛋白（FMRP）是致病的關鍵，它選擇性的與眾多mRNA結合併抑制其翻譯。近來研究發現FMRP能夠通過miRNA介導翻譯抑制，但是FMRP關聯和調控miRNA介導的翻譯途徑的分子機制還不清楚。本項目基於對FMRP選擇性關聯的miRNA的靶mRNA的序列分析，計畫研究FMRP調控特定的miRNA沉默途徑與FMRP在miRNA識別序列鄰近區域靶向共同靶mRNA的聯繫，進一步通過單分子螢光檢測新方法揭示FMRP調控miRNA沉默複合體（miRISC）的分子機制。本項目研究成果有望為了解miRNA介導的翻譯調控機制和FXS的分子致病機理提供新的視野，從而為疾病的精確診斷以及有效的藥物設計和治療提供理論依據。

結題摘要

本項目對FMRP關聯和調控miRNA介導的翻譯途徑的分子機制進行了研究。以四組代表性miRNA和靶蛋白為研究對象，驗證了FMRP調控特定miRNA沉默途徑依賴於FMRP靶向共同的靶mRNA中miRNA識別位點的鄰近區域，並且FMRP需要結合到miRNA識別序列的下游鄰近區域才能發揮調控作用（ “下游調控模式”）。以受FMRP調控的miR196a介導的HOXB8翻譯抑制為例，研究發現 FMRP與靶mRNA的親和力不受到FMRP磷酸化狀態的影響。基於序列和蛋白結構分析，結合突變驗證證明FMRP通過與AGO2的MID結構域內T544-K533-K570結合口袋相互作用影響miRNA沉默效果。進一步的，本項目還詳細研究FMRP調控特定的miR-196a-HXOB8沉默途徑時FMRP、AGO2、miR196a和靶mRNA這四者間動態的相互作用過程。比較了FMRP磷酸化或去磷酸化時FMRP與AGO2之間FRET效率的分布和波動差異，發現磷酸化的FMRP能夠促進miR196a介導的HOXB8翻譯抑制的作用是因磷酸化能增大FMRP與AGO2的結合和解離的時間常數，從而能延長miRNA沉默複合體在mRNA上停留的時間。進一步，更為細緻的分析比較在沒有或者存在FMRP作用下AGO2-miRNA複合體從游離到結合mRNA過程中AGO2的構象變化，發現FMRP與AGO2的相互作用能增加AGO2蛋白的N端與C端的間距，這可能是FMRP能促進AGO2與靶mRNA結合的穩定性的原因所在。