Research Abstract


Stability of miRNA 5′terminal and seed regions is correlated with experimentally observed miRNA-mediated silencing efficacy

2012年12月18日 Scientific Reports 2 : 996 doi: 10.1038/srep00996

マイクロRNA(miRNA)は配列特異的な遺伝子サイレンシングの主要な調節因子である。 しかし、miRNAによる標的遺伝子のサイレンシング効率を決定する要因については、あまり理解されていない。本論文では、塩基対合の安定性を数式化し、5′末端の二本鎖部分が不安定であり、シード領域と標的mRNAによって形成される二本鎖が安定なmiRNAが、強力なサイレンシング活性を示すことを明らかにした。この結果は、二本鎖miRNAの二本のRNA鎖のうち、不安定な5′末端を持つRNA鎖は容易にRNA-induced silencing complex(RISC)に取り込まれること、また、miRNAはシード領域と相補的な配列を持つmRNAを標的として認識し抑制するという、これまでの知見と一致する。我々の結果は、miRNAの一本鎖化の過程および標的認識過程の両方が、塩基対合の熱力学的性質によってうまく制御されている可能性を示唆していた。さらに興味深いことに、そのような熱力学的パラメーターは、進化の過程で、さまざまな生物種の体温によく適応しているかもしれない。

日比生 直樹1, 日野 公洋2, 清水 英悟2, 長田 善郎1 & 程 久美子1, 2

  1. 東京大学 大学院新領域創成科学研究科 情報生命科学専攻
  2. 東京大学 大学院理学系研究科 生物化学専攻
MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of sequence-specific gene silencing. However, crucial factors that determine the efficacy of miRNA-mediated target gene silencing are poorly understood. Here we mathematized base-pairing stability and showed that miRNAs with an unstable 5′ terminal duplex and stable seed-target duplex exhibit strong silencing activity. The results are consistent with the previous findings that an RNA strand with unstable 5′ terminal in miRNA duplex easily loads onto the RNA-induced silencing complex (RISC), and miRNA recognizes target mRNAs with seed-complementary sequences to direct posttranscriptional repression. Our results suggested that both the unwinding and target recognition processes of miRNAs could be proficiently controlled by the thermodynamics of base-pairing in protein-free condition. Interestingly, such thermodynamic parameters might be evolutionarily well adapted to the body temperatures of various species.