发现植物miRNA的独特作用：北大团队构建拟南芥miRNA调控网络

基因表达程序对于有机体的完整性和功能至关重要。这些程序由调节网络根据反式作用因子与顺式调节元件之间的相互作用进行编码和解码。转录因子（TFs）和miRNA是调节剂的两大主要类别，具有确定的靶标特异性以及对转录组产生实质性影响的能力。鉴于miRNA在基因调控中的关键作用，包括转录和转录后调控的整合网络对于提供基因表达程序的全面视图并阐明其设计原理是必要的。尽管我们对单个植物miRNA的了解越来越多，但它们在基因调控网络中的全局作用仍未得到评估。

近日，北京大学生命科学学院李磊研究组基于在本项研究中，基于对公共数据库中的数据进行重新分析和整理文献中已有的相互作用数据，构建了拟南芥中一个miRNA调控网络，其中包括66个核心转录因子、318个miRNA和1712个下游靶基因以及它们之间的调控关系。

（重建拟南芥中整合的miRNA网络，图片摘自论文）

研究发现，miRNA占据着独特的生态位，并且富集了包含miRNA的前馈环路（feed-forward loops, FFL），在miRNA作为中间节点的前馈环路当中尤甚。进一步的分析表明，含miRNA的FFL协调位于不同层次中的TF，而交织的含miRNA的FFL与约会型枢纽miRNA和集会型枢纽miRNA相关。

使用约会型枢纽miRNAMIR858A作为例子，研究人员对三种相互连接的含miRNA的FFL进行了详细的分子和遗传分析。这些分析揭示了所选含miRNA的FFL的个别功能，并阐明了数据中心miRNA如何履行多种调控作用。

综上所述，研究团队发现在拟南芥重建的miRNA网络中，miRNA比其他节点占据着独特的生态位。这一发现为miRNA在塑造基因网络的结构和组织方面的全局作用提供了新的思路。虽然还不完整，但将miRNA与其他基因连接起来的“线路图”提供了一个有意义的框架，可用于理解组合的转录和转录后调控机制。再加上对miRNA进行基因操作并评估转录组和表型后果的能力一起，今后研究人员将能够更加详细和清晰地破译基因表达程序的设计原理和控制逻辑。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.gpb.2020.02.004