什么是miRNAmicroRNAs (miRNA)是一种大小约21-23个碱基的单链小分子RNA,是由具有发夹结构 的约70-90个碱基大小的单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成,不同于siRNA(双链), 但是和siRNA密切相关据推测,这些非编码小分子RNA(miRNA)参与调控基因表达 但其机制区别于siRNA接到的mRNA降解第一个被确认的miRNA是虫中发现的lin -4和let—7,随后多个研究小组在包括人类、果蝇、植物等多种生物物种中鉴别出数百个 miRNAmiRNA有高等生物基因组编码,通过和靶基因mRNA碱基配对引导沉默复合体(RISC)降 解mRNA或阻碍其翻译其在物种进化总相当保守,在植物、动物和真菌中发现的miRNAs 只在特定的组织和发育阶段表达,miRNA组织特异性和时序性,决定组织和细胞的功能特 异性,表明miRNA在细胞生长和发育过程的调节过程中其多种作用microRNAs的作用机制miRNA是一类多细胞动物或植物基因组的前体mRNA内含子,miRNA独立转录单位或 miRNA基因簇编码的19-25个核苷酸大小的内源性单链RNA,他们在转录后水平沉默特定 基因从而对生物体基因表达起到精细调节的作用[1]。
绝大多数miRNA基因在RNA聚合酶 II的作用下形成较长的茎环结构,称为初级 miRNA (primary miRNA ,pri- miRNA)pri- miRNA在Drosha-DGCR8复合体的作用下形成长度约60-70个核苷酸的发夹状RNA,成为 前体 miRNA (precursor miRNA,pre-miRNA)随后,pre- miRNA 在 Exprotin—5 复合物⑵ 的作用下被转运出胞核,在胞浆中由Dicer剪切成为miRNA复合体,miRNA复合物(RNA —induced silencing comlex,RISC) [1]与该 miRNA的 3’翻译区(3’UTR)结合到位于胞浆 的P—body (processing bady )中[3]:如果miRNA与靶mRNA匹配完全,则该复合体降解 mRNA;若两者序列部分匹配,尤其是miRNA的5’端2-8个被称为种子序列(seed sequence) 的核苷酸与靶mRNA匹配完好,则通过抑制靶mRNA的翻译来沉默特定基因此外,某些 miRNA,如 miRNA — 16能够特异结合于某些基因 3’UTA的富含 AU 元件(AU rich element,ARE),指导Ago等组成RISC区的蛋白与TTP结合,从而改变相应mRNA的半衰 期,加速靶mRNA的降解。
此外,miRNA也可能抑制5’UTR含有内部核糖体进 入位 点(intrnal ribosome entry sites,IRESs)的靶标分子[4]miRNA的表达调控机制① 顺时调控元件 大多数miRNA基因的核心启动子区域含有TA盒,并且含有影响miRNA 表达的细胞特异转录调节元件miRNAs作为转录因子重要的靶分子在细胞功能调控中发挥 核心作用② 表观遗传学最近一些研究提示,表观遗传学变化会影响miRNA基因,从而调节miRNA 表达分析基于miRNAse (release 8.0)数据库的332个人miRNA基因序列时,发现其中 155个miRNA的基因序列上游或下游2000bp处含有CG岛在 miR-127[6],miR-24a[6],let-7a-3[7]和 miR—370[8]基因中,均含有 CpG 岛,并且在相应地肿 瘤组织中呈现高度甲基化,这些miRNA在肿瘤中的甲基化沉默将导致他们的靶基因一原癌 基因(BCL6,CDK6和MAP3K8等)的表达,从而促进肿瘤发育转录因子PRDM5可能 参与了调解miRNAs基因的表观遗传学变化在HEK293细胞中,PRDM5可以募集蛋白甲 基化转移酶G9a和一类组蛋白夫乙酰基酶等组蛋白修饰到has—mir—135b基因的启动子区 域,行使抑制功能[9],miRNA在癌症细胞中的表达一般低于正常组织细胞,这表明多数 miRNAs可能作为肿瘤抑制因子而发挥作用。
原癌基因的低度甲基化和肿瘤抑制基因的高度甲基化被认为是癌症表观遗传学的主要决定因素miRNAs基因在肿瘤中的异常甲基化使表 观遗传学调控癌症机理更加复杂③ 单核苷酸多态性 存在于pri—mRNAs, pri—mRNA或成熟miRNAs基因序列中的单核苷 酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)能够潜在地影响miRNA调节的细胞功能 网络miRNA基因或靶结合位点及其临近靶位点区域的多态变化时,于miRNA的生物合 成及靶位点选择和抑制效应据重要的意义④ RNA编辑(RNA editing)是基因在初级转录物上增删或取代某些核苷酸而改变遗传信息 的过程,从而可调节基因的表达RNA编辑在miRNA调控基因默过程中其重要作用,不仅 影响miRNA表达,而且影响特异miRNA的靶向分子的调控此外,At编辑也有可能存在 于靶分子的种子互补区域特异核苷酸的编辑可能会影响miRNAs对编辑前后靶位点的不 同抑制效果。