溶酶體是大自噬的重要細(xì)胞器，大自噬是細(xì)胞維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的基本生理過程，可降解自噬物質(zhì)，例如錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、脂肪顆粒，線粒體老化或損傷以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。TFEB（轉(zhuǎn)錄因子EB）是一種基本的螺旋-環(huán)-螺旋-亮氨酸-拉鏈轉(zhuǎn)錄因子，被認(rèn)為是溶酶體生物發(fā)生和自噬的主要調(diào)節(jié)因子，并介導(dǎo)多種生理過程，包括免疫應(yīng)答、神經(jīng)退行性疾病、代謝性疾病和輻射保護(hù)。在正常情況下，TFEB通常在S142和/或S211位點(diǎn)被mTORC1激酶磷酸化，并通過與蛋白14–3–3蛋白結(jié)合而保留在細(xì)胞質(zhì)中。然而，在饑餓等外部刺激下，去磷酸化的TFEB被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中并與自噬和溶酶體生物發(fā)生基因啟動(dòng)子上回文的10個(gè)堿基對(duì)基序（GTCACGTGAC）即CLEAR（協(xié)調(diào)溶酶體表達(dá)和調(diào)節(jié)）元件結(jié)合以激活其轉(zhuǎn)錄。
MiRNAs是一類長度約為22個(gè)核苷酸的非編碼RNAs，在一系列生物學(xué)過程和疾病中起著重要作用。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核中，前體miRNA（primiRNA）被聚合酶II（pol II）轉(zhuǎn)錄，隨后被Drosha及其必需的輔因子DGCR8切割，形成長度約為65個(gè)核苷酸的發(fā)夾樣前體RNA（premiRNA）。pre-miRNA通過Exportin-5輸出到細(xì)胞質(zhì)中，并進(jìn)一步被Dicer切割產(chǎn)生雙鏈miRNA。然后，在Argonaute蛋白與TRBP結(jié)合的情況下，雙鏈體的一條鏈降解，而另一條成為成熟的miRNA以調(diào)控靶基因的表達(dá)。經(jīng)典的miRNA調(diào)控方式是轉(zhuǎn)錄后基因沉默（TGS），它使miRNA組裝miRNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物通過5’端的種子序列以降解靶標(biāo)mRNAs或抑制其翻譯。
目前普遍認(rèn)為miRNA主要位于細(xì)胞質(zhì)中并起轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子的作用。然而，近年來大量研究表明，細(xì)胞核中也存在成熟的miRNAs，并在動(dòng)植物細(xì)胞中介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄基因激活或TGS，從而拓寬了miRNAs的功能范圍。miR-21是發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)同時(shí)位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的miRNA。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-373可以靶向E-cadherin（CDH1）和冷休克結(jié)構(gòu)域蛋白C2的基因啟動(dòng)子，并誘導(dǎo)基因表達(dá)。此外，研究表明由POLR3D啟動(dòng)子區(qū)域編碼的miR-320指導(dǎo)RNA干擾（RNAi）蛋白argonaute1、polycomb組成分EZH2和三甲基組蛋白H3賴氨酸27與POLR3D啟動(dòng)子關(guān)聯(lián) ，導(dǎo)致POLR3D表達(dá)的轉(zhuǎn)錄沉默。此后，許多研究表明，miRNA抑制單個(gè)基因或一組基因的轉(zhuǎn)錄，涉及到許多細(xì)胞功能，例如粒細(xì)胞生成和線粒體功能障礙等。然而，很少有研究闡明miRNAs是如何調(diào)節(jié)細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄活性是。
2020年8月6日，中國科學(xué)院上海藥物研究所任進(jìn)、陶周騰、黃銳敏課題組在Nature旗下期刊CDD: Cell Death & Differentiation（IF10.717）上發(fā)表題為Nuclear miR-30b-5p suppresses TFEB-mediated lysosomal biogenesis and autophagy的研究文章。報(bào)道了核miR-30b-5p通過將TFEB的結(jié)合基序定位于含有CLEAR元件的基因啟動(dòng)子區(qū)域來抑制TFEB的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制了溶酶體的生物發(fā)生和自噬。
miR-30b-5p在細(xì)胞核中調(diào)控TFEB的轉(zhuǎn)錄活性進(jìn)而調(diào)控溶酶體生成及自噬
首先，研究人員發(fā)現(xiàn)miR-30b-5p（一種已知通過細(xì)胞質(zhì)中的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控來調(diào)控一系列基因的小RNA）易位進(jìn)入細(xì)胞核，與CLEAR元件結(jié)合，從而抑制了TFEB-依賴性下游基因的轉(zhuǎn)錄，并進(jìn)一步抑制溶酶體的生物發(fā)生和自噬通量。同時(shí)，通過CRISPR/Cas9技術(shù)敲除內(nèi)源性miR-30b-5p明顯增加了TFEB介導(dǎo)的反式激活，導(dǎo)致自噬和溶酶體生物發(fā)生相關(guān)基因的表達(dá)增加。在小鼠肝臟中過表達(dá)miR-30b-5p表現(xiàn)出溶酶體的生物發(fā)生和自噬減少。這些體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)表明，miR-30b-5p可通過與細(xì)胞核中的CLEAR元件結(jié)合，抑制TFEB依賴性反式激活，從而調(diào)節(jié)溶酶體的生物發(fā)生和自噬。這種新型的核miRNA調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)制有助于進(jìn)一步闡明miRNA在溶酶體生理功能中的作用，并有助于理解異常自噬相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理。
miR-30b-5p具有核定位，且過表達(dá)miR-30b-5p可抑制TFEB結(jié)合靶基因啟動(dòng)子
過表達(dá)miR-30b-5p可顯著抑制溶酶體生成，敲除miR-30b-5p則可促進(jìn)溶酶體生成
本研究創(chuàng)新性地證明了成熟形式的miRNA可以進(jìn)入細(xì)胞核來發(fā)揮非經(jīng)典基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，揭示了其在細(xì)胞核中與順式作用元件和轉(zhuǎn)錄因子三者之間相互作用的全新分子機(jī)制，闡明了miRNA在溶酶體自噬過程中發(fā)揮的重要調(diào)控作用，為非編碼RNA對(duì)基因非經(jīng)典的轉(zhuǎn)錄抑制調(diào)控提供了新的分子機(jī)制，同時(shí)也為治療自噬異常相關(guān)疾病提供了新思路、新策略。
siRNA targeting importin 8 gene (si-Importin8) or their corresponding controls, single biotinylated miR-30b-5p and miRNA control were purchased from RiboBio.
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41418-020-0602-4
