遺伝子発現遺伝子発現遺伝子発現遺伝子発現タンパク質発現騒音のマイクロRNA制御

Jörn M Schmiedel¹, Sandy L Klemm², Yannan Zheng³

¹Integrative Research Institute for the Life Sciences and Institute for Theoretical Biology, Humboldt Universität, 10115 Berlin, Germany. Institute of Pathology, Charité-Universitätsmedizin, 10117 Berlin, Germany. Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge MA 02139, USA.

Science (New York, N.Y.)

|April 4, 2015

まとめ

マイクロRNA (miRNA) は,低発現遺伝子のタンパク質発現ノイズを減少させ,高発現遺伝子のノイズを増加させる. これは,miRNAsが遺伝子発現に精度を与えることを示唆し,組み合わせターゲティングを説明します.

科学分野:

分子生物学は分子生物学である.
遺伝学遺伝学とは
システム生物学システム生物学

背景:

マイクロRNA (miRNA) は,主にメッセンジャーRNAを分解し,翻訳を阻害することによって,遺伝子発現の重要な調節体です.
miRNAsは平均タンパク質レベルを低下させる一方で,発現の変動性 (ノイズ) に与える影響については議論が続いている.
遺伝子発現ノイズにおけるmiRNAの役割は,細胞の異質性を理解するために特に重要です.

研究の目的:

数学的なモデリングと実験的なアッセイを使用して,タンパク質発現ノイズに対するマイクロRNAの影響を調査する.
異なる発現率を持つ遺伝子のノイズレベルに miRNA 調節がどのように影響するかを決定する.
遺伝子調節と細胞機能に対するmiRNA媒介のノイズ調節の影響を調査する.

主な方法:

miRNA媒介遺伝子発現のダイナミクスをシミュレートするために数学的モデリングを使用した.
雇用された単細胞レポーターアッセイは,タンパク質発現ノイズを実験的に測定する.
miRNAの調節,遺伝子発現レベル,および騒音の大きさとの関係を分析した.

主要な成果:

マイクロRNAは,低発現遺伝子のタンパク質発現ノイズを減少させ,特に転写の増加と組み合わせると,減少させます.
対照的に,miRNAsは,高度に発現している遺伝子の発現ノイズを増やすことができます.
複数のmiRNAが標的とする遺伝子は,より顕著なノイズ減少を示します.
マウスの胚性幹細胞に含まれる数百の低発現遺伝子は,miRNA媒介による騒音軽減から恩恵を受ける可能性が高い.

結論:

マイクロRNAは,ノイズを調節することによって,タンパク質発現に精度を付与する上で重要な役割を果たします.
この発見は,複数のmiRNAによって遺伝子を組み合わせて標的にするメカニズム的説明を提供する.
miRNAによる低発現遺伝子の優先標的化は,それらのノイズ軽減効果によって引き起こされる可能性が高い.

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