米兰官网-新研究揭示Dicer酶“双口袋机制”—新闻—科学网

人类生命信息以DNA编码贮存，经由过程信使核糖核酸（RNA）通报并履行。于RNA的世界里，Dicer酶饰演着“周详铰剪”的要害脚色——它将双链RNA切割成短小片断，使其进入RNA滋扰通路，经由过程碱基互补配对于辨认并缄默沉静过错或者不需要的基因信息。自20世纪90年月末RNA滋扰机制被发明以来，Dicer酶作为这一历程的焦点酶，始终是份子生物学范畴的研究热门。

近日，中国香港科技年夜学副传授阮俊英团队于《天然》发表最新结果，乐成展现了人类Dicer酶精准调控微小RNA的份子机制。该研究批改了延续20余年的经典认知，为基因调控研究、疾病机制解析和新一代RNA疗法开发奠基了要害基础。

发明新口袋，倾覆旧认知

微小RNA是一类长度约为22个核苷酸的非编码RNA，于细胞分解、增殖、凋亡和免疫应对等要害心理历程中阐扬邃密调控作用。其天生异样与多种癌症、免疫体系疾病和遗传病紧密亲密相干。是以，展现Dicer酶怎样精准切割微小RNA前体，对于理解疾病份子泉源具备主要意义。

Dicer酶作为RNA滋扰(RNAi)通路中的要害核酸内切酶，是基因缄默沉静技能的焦点元件。已往20余年间，科学家遍及认为Dicer酶重要依靠一个偏好辨认尿嘧啶（U）的5′端联合口袋实现切割，而对于以鸟嘌呤（G）为首的RNA底物存于布局排斥。阮俊英团队的研究倾覆了这一传统认知。

“该研究最年夜的难点于在捕捉Dicer酶与5′端差别核苷酸开首的RNA联合时的活性状况。”论文通信作者阮俊英对于《中国科学报》暗示，此前研究要末仅获取了未联合RNA的Dicer酶非活性布局，要末仅不雅察到联合单一类型5′端RNA的酶活性状况，没法完备还有原酶的真实作用历程。

据先容，研究团队整合高通量生化试验与冷冻电子显微镜技能，经由过程联合差别RNA序列的Dicer酶举行冷冻电镜阐发，乐成不雅察到酶布局域（特别是dsRBD及PAZ布局域）的运动历程，以和这些布局域怎样像筷子同样从头摆列，从而联合差别序列的RNA。

论文第一作者、中国香港科技年夜学博士生Minh Khoa Ngo指出：“冷冻电子显微镜技能让咱们可以或许于原子分辩率上不雅察RNA底物与Dicer酶的联合历程。这些份子影像清楚地揭示了该核酸酶针对于差别RNA序列做出的动态调解，从底子上转变了咱们对于其功效的认知。”

团队采用了两步法。第一步是年夜范围并行切割试验，他们向Dicer酶抛掷了数千种略有差别的RNA变体，不雅察其切割反映，孕育发生了海量数据；第二步是冷冻电镜阐发，将联合RNA的Dicer酶刹时冷冻并于原子程度上成像，直不雅地看到RNA嵌入Dicer酶的“口袋”布局。

“经由过程高分辩率的份子影像，团队初次捕获到Dicer酶于切割前发生的邃密构象变化：Dicer酶先将RNA底物指导至准确切割位置，随后使用酶内布局域精准定位，终极进入‘切割就绪’形态。”Minh Khoa Ngo说。

研究发明了两个要害的5′端联合口袋：一个是已经知的偏好辨认尿嘧啶的口袋，另外一个是此前未知的、偏好辨认鸟嘌呤的口袋。两个口袋配合组成“双口袋机制”，使Dicer酶能按照底物5′端核苷酸种类于两种口袋间动态选择，精准处置惩罚细胞内种类繁多的微小RNA前体及人工设计的RNA滋扰触发份子。

双口袋，精准调控的要害

RNA切割的精准性至关主要。若Dicer酶切割位置过错，孕育发生的RNA份子可能靶向过错基因或者彻底损失功效。此前科学家仅通晓Dicer酶从RNA链结尾最先丈量长度，但尚不清晰它怎样精准切割差别类型的RNA。

该发明展现了Dicer酶怎样整合5′端核苷酸种类、RNA布局基序以和酶内部布局域的动态变化来配合维持切割精准度的份子机制，为理解微小RNA生物合成的多样性提供了同一的理论框架。

中国香港年夜学医学院助理传授Kwon Sung-Chul评价道：“阐明Dicer酶与多种底物联合的布局和作用机制，不仅弥补了已往20年来份子生物学范畴的一个研究空缺，也为将来基在RNA滋扰技能的疗法摊平了门路。”

从基础研究层面看，该发明重塑了人们对于微小RNA天生历程的基本理解，为从份子泉源解析癌症、免疫体系疾病和遗传疾病成因提供全新视角及潜于干涉干与靶点。于运用转化方面，该结果最直接的价值表现于短发夹RNA（shRNA）技能优化上。

shRNA是人工合成RNA份子，经Dicer酶加工后形成小滋扰RNA，可特异性缄默沉静靶基因，广泛用在基础研究中的基因功效解析及基因医治范畴。但持久以来，科学家设计shRNA时，Dicer酶切割位置难以正确猜测，有用shRNA筛选依靠重复试验，效率低且不确定性高。

如今，基在“双口袋机制”，研究团队可以成心识地设计具备特定肇始核苷酸（鸟嘌呤G或者尿嘧啶U）的短发夹RNA，使其精准靶向对于应的Dicer酶联合口袋，从而确保RNA于预期位置被切确加工。这一计谋有望显著提高shRNA的设计乐成率与缄默沉静效率，削减脱靶效应带来的安全隐患，为开发更有用、更安全的RNA滋扰药物奠基坚实的份子基础。

该研究由阮俊英带领，Minh Khoa Ngo与Cong Truc Le等配合介入完成，不仅从原子层面解答了Dicer酶怎样实现精准切割这一持久悬而未决的科学问题，更经由过程展现“双口袋机制”，为下一代RNA疗法提供了可理性设计的布局蓝图。

下一步，研究团队规划探究当存于彼此冲突的旌旗灯号时——例如RNA以鸟嘌呤开首但其布局外形却要求差别切割位点的环境下——该机制怎样协调事情。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10211-5