通过内含子microRNA的基因自调控及其功能

背景：MicroRNA是基因表达的转录后抑制因子，在基因调控网络中发挥关键作用。它们参与核心细胞过程，其失调与多种人类疾病相关。本文关注一个最小的microRNA介导的调控回路，其中蛋白质编码基因（宿主基因）被位于其一个内含子内的microRNA靶向。结果：通过内含子microRNA的自调控在人类调控网络中广泛存在，我们的生物信息学分析证实了这一点，并且尽管其拓扑结构简单，却能执行多种调控任务。我们的分析基于解析计算和模拟，表明该回路改变了宿主基因表达的动力学，能够诱导实现适应和韦伯定律的复杂响应，并有效过滤从上游网络传播到宿主基因的波动。对回路参数的微调可以优化这些功能中的每一个。有趣的是，所有这些功能都与基因表达稳态相关，这与越来越多的证据表明microRNA调控在赋予生物过程稳健性中的作用一致。除了模型分析，我们还提供了生物信息学预测的人类候选回路列表，用于未来的实验测试。结论：本文结果提示了通过内含子microRNA的负自调控可能具有重要的功能作用，特别是作为基因表达的稳态控制机制。此外，根据我们的分析得出的以实验可测量参数表示的回路功能图谱，可为合成生物学中的可能应用提供有用的指导。