miRNA是真核生物基因表达的关键上游调控因子，通过引导AGO效应蛋白沉默靶标RNA来发挥功能。尽管miRNA介导的基因沉默机制本身已被广泛解析，但细胞如何通过选择性清除特定miRNA来重塑基因表达网络，进而调控动植物的发育与环境适应，目前仍所知甚少。近年来，靶标指导的miRNA降解（Targetdirected miRNA degradation ，TDMD）提供了一种序列依赖性的miRNA靶向降解途径：某些RNA被miRNA-AGO复合体靶向后无法被有效沉默，反而诱导与其结合的miRNA降解，从而逆转经典的“miRNA沉默靶标”模式。在植物中，这类RNA被称为靶标模拟（Target Mimicry，TM），其诱导miRNA降解依赖于F-box型E3泛素连接酶HWS。自2007年首个长非编码RNA靶标模拟IPS1在植物中被发现以来，基于IPS1-miR399配对的人工靶标模拟（如MIM、STTM）已成为抑制miRNA功能的重要工具，但决定靶标模拟有效性的配对规则仍缺乏系统认识。
2026年9月7日，复旦大学生命科学学院任国栋团队在Plant Cell在线发表了题为“Expanding the repertoire of microRNA target mimicry in plants”的研究论文。该研究系统解析了可有效促发植物TDMD的miRNA-TM配对规律，建立了预测内源靶标模拟的计算流程，并成功鉴定到多个内源靶标模拟（eTM），其中ENODL5被证实通过HWS依赖的方式在拟南芥花发育过程中微调miR159的水平。
研究人员设计了I-型（靶标侧凸起）、X-型（错配）和D-型（靶标侧缺失）三种靶标模拟位点。本氏烟草瞬时表达实验表明，三种类型在特定位置和大小下均可不同程度的诱导miRNA降解。具体而言，I-型对凸起的大小和位置具有相对较高的灵活性；而X-型和D-型则受到严格限制。拟南芥稳定转基因的表型和分子分析进一步证实了这一规律（图1）。有意思的是，有效靶标模拟均能抵抗miRNA介导的切割，而可被miRNA切割的靶标均不能诱导miRNA降解，提示TDMD途径和miRNA介导的基因沉默途径很可能是互斥的。
进一步分析表明，除配对模式外，靶标模拟（TM）的有效性还受多种因素影响。首先，有效的TM通常与miRNA形成热力学稳定性较高的双链结构；其次，功能性eTM显著富集于非编码RNA或编码RNA的非翻译区。例如，在eTM166-2中，其识别位点原本位于编码区，但通过在其上游引入提前终止密码子将其转换至3’-UTR后，可部分恢复其诱导miR166降解的能力。此外，侧翼序列及局部二级结构同样至关重要——相同的识别序列在MIM人工骨架与原生转录本骨架中的活性差异显著，提示侧翼序列和二级结构对TM功能具有重要影响。
图1、基于MIM159骨架的拟南芥稳定转化转基因表型和对应miR159表达水平，miR167为对照。命名规则：I为插入型、X为错配型、D为删除型；G10-11表示非配对区域对应miRNA 向导链（Guide strand）第10-11位。例如I3G10-11表示在miRNA G10-11位靶标侧有3个碱基凸起；X2G12-13表示靶标与miRNA在G12-13位有两个碱基错配；D1G10表示靶标在miRNA G10位有一个碱基缺失（即miRNA侧G10凸起）。
综上，该研究建立了“中央非配对区+两侧互补茎”的通用TM配对规则框架，并揭示了miRNA-TM双链热力学稳定性、TM位点非编码特性及侧翼骨架序列对TM功能的影响。开发的eTMfinder预测流程为在多种植物中系统鉴定内源靶标模拟及功能研究提供了有力工具，而不同配对架构的效力差异则为设计具有可调miRNA敲降能力的人工靶标模拟奠定了基础，为作物性状改良提供新的设计思路。
复旦大学生命科学学院樊友宏博士后为论文第一作者，任国栋研究员为通讯作者。该研究得到上海市基础研究特区计划（21TQ1400100-22TQ014）和国家自然科学基金(32470591) 项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koag265