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反义rna研究进展 R392 A 1672-3783(2010)06-0119-02 微小RNA(microRNA,miRNA)是由内源性发夹(hairpin)结构转录产物衍生而来的一种长为1925nt的单链RNA(single-stranded RNA,ssRNA),miRNA在不同的调整途径中均起到了关键的作用,包括发育时序的限制、造血细胞的分化、细胞凋亡、细胞增殖以及器官的形成等方面,本文就该问题进行相关阐述。 微小RNA;功能;探讨 微小RNA(microRNA,miRNA)是由内源性发夹(hairpin)结构转录产物衍生而来的一种长为1925nt的单链RNA(single-stranded RNA,ssRNA)1。随后miRNA可以作为一种引导性分子通过碱基配对与靶mRNA结合从而在转录后水平引起靶mRNA的剪切或是翻译的抑制。在每种高等生物中,存在200种以上的miRNA,可见miRNA是最大的基因家族之一,约占基因组的1%2。 1 微小RNA与动物生长发育 miRNA是胚胎正常发育不行缺少的因素。缺失Dicer的小鼠,理论上就不存在miRNA对基因表达的调整作用,试验也证明缺失Dicer的小鼠在7.5 d的时候出现死亡。1993年,LEE的探讨小组在线虫中发觉了第一个miRNA-lin4,随后Reinhart等又发觉了let-7,其作用目标mRNA分别是lin4,lin-8和lin-41,hbl-1。它们通过与目标miRNA3UTR的非精确互补,抑制mRNA的翻译,从而从时间和空间上限制线虫的发育进程。还有Dicer一缺失的胚胎于细胞无论在体内还是体外都不能正常分化成3个胚层。依据组织特异性Dicer的编码基因进行突变处理的探讨,发觉miRNA参加调控器官和神经系统的正常形成基因表达过程。 心脏是重要的功能器官,心血管系统是否正常也是影响胚胎在发育过程存活率的关键因素。探讨表明,miR-1家族包括miR-1.1和miR-1-2,在心肌、骨骼肌中特异表达。并且还发觉miR-1-1和miR-1-2在处于发育心脏中含量比较多。miR-1能够靶向Hand2基因的mRNA。而Hand2基因是心脏形成的一种关键调整因子,miRNA适时关闭Hand2蛋白制造,以促使心脏正常发育。 2 微小RNA与植物生长发育 miRNA的正常表达是植物正常生长发育所必需的。拟南芥dcl(编码植物中Dicer酶)突变体表征表现为分裂组织的过度增殖;花的时序发生延迟等发育异样。在对其他如RNA发挥作用必需的基因,如ago-1进行突变时,同样发觉了类似dcl突变的表征及其他的一些形态改变,如叶子的极性变更。 植物miRNA的许多靶基因编码转录因子。miR-172通过抑制转录因子APETLA2的表达而与花的发育有关,如miR-165/166通过调整转录因子PHV/PHB的表达确定其叶子近轴与离轴细胞的分化方向。类似这些受miRNA调控的,与细胞分裂、器官分化有关的转录因子还有CUCl、CUC2(miR-164)等。这些都表明miRNA作为调控因子参加了植物的发育过程。 miRNAs 起源于 siRNAs,具有防卫病毒和转座成分的功能。虽然病毒感染或转基因表达VSRs,会变更植物 miRNAs 的表达,如芜箐花叶病毒可以诱导 miR1885 的表达,但现在还没有试验证明 miRNAs 具有干脆的防卫病毒功能。高突变率使病毒很简单逃脱 miRNAs 的剪切,另外病毒编码的 VSRs也可以抑制 miRNAs,现在 miRNAs干脆抗病毒的例子主要在动物发觉。推想缘由可能是植物siRNAs和miRNAs都属于细胞内病毒免疫,有着相像的机制,而 siRNAs 在抗病毒方面更具优点: (1)siRNAs 有放大效应更适应病毒繁殖快的特点;(2)siRNAs 是非细胞自发性的,可使植物获得系统性免疫, miRNAs 一般认为是细胞自发性;(3)siRNAs 具有转移性,可以产生靶向病毒核酸多个位点的次级siRNAs,削减病毒脱靶的机率。 3 微小RNA与人类疾病 在缺失SMN(survival of motor neuron)基因而引起杜-阿二氏肌萎缩(spinalmuslar atrophy,SMA)的病理探讨中发觉,组成SMN复合体的两个蛋白质Germin3、Germin4也出现在miRNA蛋白质复合体中。关于miRNA与癌症之间的相关性也有报道,如慢性淋巴癌(CLL)在染色体13q14部位的缺失发生率很高;最近发觉这一区域编码miR-15/16,而它们在B淋巴细胞中皆能高表达。发觉了两种特别的遗传表达模式,其中一种miRNA基因表达的模式与一个染色体13q14的缺失有关。在大约60%的CLL病例中这些基因处于关闭状态。另外一个miRNA表达模式与Ig(免疫球蛋白)基因的突变有关。在这两种模式中,miR-16的表达水平都降低了。这意味着CLL与miRNA的含量改变有关,而且人们有可能依据miRNA遗传表达模式来预料CLL的发展。Wilms等在一些肿瘤细胞中发觉,定位于染色体lq上的Argonaute蛋白家族的三个成员EIF2C1、hago3、hago4的位置(1q3435)都发生了变更。 bantam miRNA是第一个被发觉有原癌基因作用的miRNA。最近miRNA芯片探讨发觉,肝细胞肝癌(HCC)中mir-2l上调9倍,进一步将mir-2l导入细胞证明其靶基因是肿瘤抑制基因PTEN,mir-2l抑制的PTEN的表达,促进细胞增殖和侵袭。mir-2l表达在胶质瘤、乳腺癌中也上调。此外,与癌基因MYC有关的miRNAs有mir-155、mir-17-92等。有些miRNAs起肿瘤抑制的作用。miRNA探讨的三项主要发觉揭示其在肿瘤中具有潜在作用:首先,在最初的线虫和果蝇探讨中发觉miRNA的功能是调控细胞增殖与凋亡,提示它们与增殖相关的疾病如肿瘤等有关。其次,很多miRNA的基因位于基因组中常常发生变异的区域,而这些区域的变异通常伴随着肿瘤的发生。最终,与正常组织相比,在恶性肿瘤和肿瘤细胞株中普遍存在着对miRNA的表达调控。无论miRNA的改变是肿瘤恶性转化的缘由还是结果,都提示其与肿瘤关系亲密。 miRNA既可能是致癌基因又可有探讨发觉mir-15a、mir-16-l基因缺失或表达下调与白血病与淋巴瘤发生有关,可能是mir-15a、mir-16-l负调控BCL-2表达的功能受损导致。肝细胞肝癌中常见mir-122a下调,Cyclin G1可能是其靶基因。这些报道加深了我们对miRNA及其调控网络的理解,也为药物设计与针对性治疗供应了一个潜在的角度。 4 小结 当前对miRNA的探讨仍旧处于理论探讨阶段,但通过之前的种种探讨我们已经可以看到miRNA在生物、化工、医药等各个领域均占有重要的地位,其作为一种新生的探讨课题渐渐为越来越多的科技工作者所重视,我们信任不久的将来,肯定能够发觉更多的关于miRNA的潜在功能,从而更好的为人类造福。 参考文献 1 Li Zhang，Wenping Zhao，Low-density Taqman miRNA array reveals miRNAs differentially expressed in prostatic stem cells and luminal cellsJ，The Prostate，2010,70（3）：94 2 Andrea Hammerle-Fickinger，Validation of extraction methods for total RNA and miRNA from bovine blood prior to quantitative gene expression analysesJ，Biotechnology Letters，2010,32（1）：147-148 3 Chen，Li YJ，Zhang S，Regulating A549 cells growth by ASO inhibiting miRNA expressionJ，Mol Cell Biochem.，2010,5（6）：321-322 作者单位：614000 四川省乐山市乐山职业技术学院护理系
