2024年4月28日，北京大学药学院天然药物及仿生药物全国重点实验室王晶研究员团队在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society发表了microRNA作用靶点发现的最新研究成果：“G-clamp Heterocycle Modification Containing Interstrand Photo-Cross-Linker to Capture Intracellular MicroRNA Targets”。
miRNA是长度为18-24个核苷酸的非编码小分子RNA，人类至少三分之一的mRNA受到miRNA的调控。其已成为调节基因表达、控制细胞命运和分化极其重要的参与者。因此，实现在分子水平上鉴定miRNA的相互作用靶点，将为研究细胞信号转导途径中涉及的miRNA调控网络提供重要的线索。然而，现有的miRNA靶点鉴定的方法普遍存在纯化过程繁琐、严重序列偏好、准确性较低、难以捕获弱相互作用mRNA靶点的局限性。因此，开发无偏好且准确的方法来鉴定弱miRNA-mRNA 相互作用靶点仍然是 miRNA 研究领域中存在的技术瓶颈。
针对上述瓶颈问题，王晶团队设计和合成了一类具有强互补配对和光交联能力的miRNA探针，该探针含有炔基和芳基二氮丙啶（diazirine）的G-clamp修饰核苷（ARAGON）结构。光激活共价交联后，miRNA探针和 mRNA 靶标之间的共价键可以承受苛刻的样品处理条件，实现了捕获miRNA-mRNA弱相互作用靶点的技术突破。ARAGON-miRNA探针具有以下的优点：1）G-clamp的引入提升了RNA双链体的热稳定性，从而增强了弱miRNA-mRNA之间的相互作用；2）diazirine在光激活下形成的高反应性卡宾，可以与各类官能团快速共价交联，解决了之前技术存在序列偏好性的问题。最终，该团队成功地在活细胞原位鉴定了miR-106a、miR-21 和 miR-101的mRNA新靶点，证明了ARAGON结构具有miRNA序列普适性，有潜力实现任意单个miRNA对其RNA靶标的识别。此外，该团队还发现miR-101可以通过调节肺癌H1299细胞中的GAB1蛋白的表达，促进肺癌H1299细胞凋亡从而抑制癌细胞增殖的这一全新的调控机制。因此，ARAGON-miRNA探针提供了一种可靠且准确的技术来实现miRNA-mRNA相互作用靶点的鉴定，完善了目前的生物学预测方法的不足，为揭示不同miRNA涉及的细胞调节途径提供了全新的工具。
王晶研究员为本研究论文的通讯作者，药学院博士研究生申卫国和六年制硕士研究生侯永康为论文的共同第一作者。该工作得到美国芝加哥大学何川教授的重要建议和帮助，以及科技部重点研发计划和国家自然科学基金委等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c02901
作者简介
申卫国，北京大学药学院2018级直博生，研究方向为开发核酸表观遗传修饰技术。目前以第一作者（共一）在J. Am. Chem. Soc.、Nat. Biotechnol.、Nat. Protoc.、Isr. J. Chem.等杂志上发表4篇论文。博士在读期间获得北京大学校长奖学金、北京大学“三好学生”等荣誉。
侯永康，北京大学药学院2018级六年制硕士生，研究兴趣为核酸化学生物学。目前以第一作者（共一）在J. Am. Chem. Soc.期刊发表学术论文1篇；以共同作者在Nat. Biotechnol.、Nat. Protoc.、Biosens. Bioelectron. 期刊发表学术论文3篇。在读期间获得北京大学“三好学生”、北京大学优秀医学生二等奖学金等荣誉。
王晶，博士，北京大学药学院研究员、博士生导师、药学院化学生物学系副主任、天然药物及仿生药物全国重点实验室PI、北京大学国家生物医学成像科学中心PI（兼）。入选国家级人才计划青年项目。长期致力于开发高特异性、高灵敏度和高时空分辨率的化学生物学技术（化学标记、组学、探针和成像技术）实现细胞信号分子动态的精准检测和分子机制研究。至今以第一或通讯作者身份在Nat. Chem.、Nat. Biotechnol.、Nat. Protoc.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Biosens. Bioelectron.、ACS Sens.等国际重要学术期刊上发表多篇学术论文。目前担任中国药理学会分析药理学专业委员会委员和青年委员会常委。获得北京大学拜耳研究员奖、医学部青年科技奖等奖励。
天然药物及仿生药物全国重点实验室 供稿
