植物miRNA的生物发生

miRNA的生物发生是一个多步骤过程，涉及RNA诱导的沉默复合物（RISC）的转录，加工，修饰和组装（图1）。

植物中miRNA的生物发生，转换和作用方式概述

MIR基因由Pol II转录，在介体和CDC5的促进下，它产生了单链pri-miRNA。 DCL1与HYL1，SE和其他辅助因子一起通过两个步骤将pri-miRNA处理为成熟的miRNA双链体。 HEN1介导双链体中两条链的3'端2-O'-甲基化。然后在TRN1的帮助下将miRNA链加载到AGO1中，然后通过HST将其从核转运到细胞质。在细胞质中，miRNA通过转录物切割和翻译抑制作用指导PTGS（转录后基因沉默）。 miRNA降解始于SDN1在3'端去除甲基，然后通过HESO1和/或URT1进行3'尿苷化。尾部的miRNA随后会被未知的核酸外切酶降解。 SDN1和核苷酸转移酶（HESO1和URT1）可以同时作用于AGO结合的miRNA和细胞质中的游离miRNA。

miRNA具有自己的MIR基因。在植物中，像蛋白质编码基因一样，RNAPOLYMERASE II（Pol II）转录MIR基因并产生长的单链初级转录本（pri-miRNA），该转录本由5'帽和3'聚腺苷酸化（poly A）尾部稳定。这些pri-miRNA形成不完美的成对茎环或发夹结构，两侧是单链RNA延伸，miRNA链和miRNA *被大量降解的一端用*表示链位于茎的相对侧。RNase III酶DCL1首先切割pri-miRNA，以产生带有茎环的前体miRNA（pre-miRNA）。 DCL1将这些pre-miRNA进一步加工成miRNA / miRNA *双链体，每条链上均具有3'2-nt突出端。在拟南芥（一种模式植物）中进行的遗传研究表明，DCL1是负责切割大多数pri-miRNA的主要酶，而DCL4处理的是其他几种进化上年轻的miRNA。为确保其稳定性，几乎所有植物成熟的miRNA在其3'端均经过甲基转移酶HUA ENHANCER 1（HEN1）催化2'-O-甲基化。AGO1借助细胞核中的TRANSPORIN 1（TRN1）整合了甲基化的miRNA，而miRNA *链被去除了。拟南芥HASTY（HST）是哺乳动物exportin-5基因的同源物，是miRNA从细胞核到细胞质的唯一出口，因为HST功能丧失导致大多数miRNA的丰度降低而不会影响siRNA积累。

除了前面提到的基本核心组件外，许多其他辅助因子还有助于确保miRNA的精确生产。 MIR基因的转录需要通用的转录共激活因子Mediator及其相互作用的转录激活因子才能将Pol II募集到MIR启动子。在功能丧失的介体突变体中，许多MIR基因的转录受到影响，导致miRNA前体和成熟miRNA的积累减少。DNA结合蛋白CELL DIVISION CYCLE 5（CDC5）与Pol II和MIR启动子结合，通过介导MIR启动子上的Pol II占用而充当正转录因子

CDC5还与保守的WD-40蛋白PLEIOTROPIC REGULATORY LOCUS 1（PRL1）相互作用，以增强DCL1的活性。发现Elongator的亚基与DCL1相互作用并在MIR基因转录中起作用，这与在miRNA生物发生过程中提出的共转录过程模型相一致。

在MIR基因转录和pri-miRNA加工过程中，DCL1得到直接与DCL1相互作用的几种必需辅因子的协助，从而在核切割体（D体）中形成切割复合体。加工辅因子之一是叉头相关（FHA）域蛋白DAWDLE（DDL），可稳定pri-miRNA并促进其被DCL1识别。要获得准确而有效的pre-miRNA处理，就必须使用dsRNA结合蛋白,HYPONASTIC LEAVES 1（HYL1）和C2H2锌指蛋白SERRATE（SE）。HYL1，SE和DCL1基因的突变体表现出多效性的发育缺陷，伴随着成熟miRNA的丰度降低和pri-miRNA的水平升高。核帽结合复合物（CBC）的两个结合部分，ABA超敏感1（ABH1）/帽结合蛋白80（CBP80）和CBP20结合pri-miRNA并促进它们进入D体进行加工。G补丁域蛋白TOUGH（TGH）增强DCL1的切割活性。拟南芥稳定1（STA1）调节DCL1转录水平以影响pri-miRNA切割。SNC1 2（MOS2）的修饰物是一种结合pri-miRNA的RNA结合蛋白，它通过将pri-miRNA募集到切割复合物中来促进pri-miRNA的加工。miRNA生物发生中的一些核心因素也受到严格监管。例如，HYL1的活性低磷酸化状态通过C末端结构域磷酸酶样1（CPL1）得以维持，从而确保了精确的miRNA处理。此外，通过含RING指的E3连接酶组成性光生性蛋白1（COP1）保护HYL1免受未知内切蛋白酶的降解。

又过了一个节点，昨天有幸听了两场报告。一场是植生所王勇老师介绍的合成生物学，讲的深入浅出，说实在话我是听不懂具体的实验操作的，关于实验设计还是听出来一些东西的。首先微生物在合成生物学方面的应用并不像我想的那样广泛，个人的设想跟具体实施还是有差距的，听报告之前我觉得此生代谢产物的形成把目的基因导入微生物细胞中就可以，我始终不觉得这是前沿内容，是我见识短浅了，次生代谢物质的产生不仅需要生物学操作还需要利用计算机计算方面的设计。做这方面内容需要的只是也是挺多的，要有深厚的生物学基础，能把数学应用到生物计算中，计算机辅助也很重要。于是我对生物相关的交叉学科有了一些自己的看法。第二场报告是华南师范的师姐做的经验分享，分享“干湿结合”。分享了挺多有趣的经历，对我来说收获最大的就是Galaxy，对于目前的我是用不到的，先攒着吧。跟组里保研的同学也聊了聊自己以后的方向，我是想进行综合方面的发展的，这两场报告能算是提示词吧，一个让我看到了综合性的前景，一个让我看到了可行性，路会走的更坚定。我给自己的暑假定了一个小计划，希望能完成吧，我从来都不是一个爱学习的学霸，算是一个能忍耐寂寞的人。跟组里同学也聊到了，我导的鸡汤，量大，浓！起码上次的鸡汤到现在支撑着我认真学习，挺好的。