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1、 miRNA研究综述摘要：miRNA是近年来在真核生物和病毒中发现的一类内源性染色体上的非编码单链RNA。miRNA调节细胞生长，组织分化，最近的研究表明miRNA参与各种各样的调节途径，包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等等。本文主要从miRNA的生物学特征、生成、功能、miRNA与癌症、miRNA与免疫、miRNA鉴定、miRNA靶基因鉴定等方面作一概述。关键词：miRNA、癌症、免疫、功能、靶基因miRNA简介：MicroRNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,由具有发夹结构的约70-90个碱基大小的单链 RNA
2、前体经过Dicer酶加工后生成，它们在动植物中参与转录后基因表达调控。miRNA能够通过与靶mRNA特异性的碱基互补配对,引起靶mRNA降解或者抑制其翻译,从而对基因进行转录后的表达调控。miRNA的组织特异性和时序性，决定组织和细胞的功能特异性，miRNA在细胞生长和发育过程的调节过程中起多种作用。到目前为止,在动植物以及病毒中已经发现有4361个miRNA分子。第一个被确认的miRNA是在线虫中首次发现的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miRNA。推荐精选miRNA生物学功能：miRNA分子有以下几个明显特征：1广泛存在于真核生物
3、中，是一组不编码蛋白质的短序列RNA，它不具有开放阅读框架( ORF) 。2miRNA的长度一般为20-24个nt，但在3端可以有1-2个碱基的长度变化。3成熟miRNA的5端有一磷酸基团， 3端为羟基，这一特点使它与大多数寡核苷酸和功能RNA的降解片段区别开来。4 miRNA基因在基因组上不是随机排列的，其中一些通常形成基因簇。来自同一个基因簇的miRNA具有较强的同源性，而不同基因簇的miRNA同源性较弱。5有些miRNA分子在一些物种中是高度保守的。约12%的miRNA在线虫、果蝇、哺乳动物和植物中呈现保守性。miRNA呈现组织特异性表达和发育阶段特异性表达的特点，即在生物发育的不同阶段
4、, 有不同的miRNA分子的表达; 在不同组织中也可表达不同种类miRNA分子，这种特异性揭示了miRNA分子可能参与了生物体中复杂的基因表达调控机制。miRNA的生成：miRNA基因在核内由RNA聚合酶II(polII)转录形成，转录成具有帽子结构(7MGpppG)和多聚腺苷酸尾巴的pri-miRNA。pri-miRNA在DroshaRNase和它的辅助因子Pasha的共同作用下被剪切成70nt具有茎环结构的miRNA前体（pre-miRNA）。pre-miRNA在转运蛋白RANGTP和exportin5作用下输送到细胞质中。在细胞质中被Dicer酶加工成21-25个核苷酸长度的双链miRN
5、A，随后双链miRNA推荐精选链解，单链的miRNA进入一个沉默复合体(RISC)中，通过与靶基因的3UTR区互补配对，指导miRNA复合体对靶基因mRNA 进行切割或者翻译抑制。miRNA功能：miRNA的功能作用机制miRNA通过抑制靶基因的表达来发挥它的功能，它的作用机制主要有两种：在植物体中, miRNA分子一般是完全互补或者几乎完全互补的方式识别并与mRNA 靶基因序列相结合，然后通过类似RNAi的方式降解靶基因推荐精选，实现对植物体发育形态和生理功能的调控。这种结合并不仅仅局限在靶基因的3非编码区，而是可以发生在靶基因中的任何位点；在动物体中，miRNA分子一般是以不完全互补的方式
6、和靶基因的3端非编码区序列相结合，通过抑制蛋白质的翻译发挥它的生物学功能，这种调控一般不会影响靶基因mRNA的稳定性。现在有一些研究显示核糖体也参与了这种转录后抑制的机制。miRNA通过这两种作用机制抑制靶基因的表达, 进而在各种植物及动物中发挥着许多重要的作用。miRNA功能到目前为止，只有一小部分miRNA的生物学功能得以确定。这些miRNA调节细胞生长和组织分化。通过对基因组上miRNA的位点分析，显示其在发育和疾病中起了非常重要的作用。一系列的研究表明：miRNA在细胞生长和凋亡、血细胞分化、神经元的极性、胰岛素分泌、大脑形态形成、心脏发生、胚胎后期发育等过程中发挥重要作用。在植物中，
7、编码miRNA分子的JAW基因能通过降解TCP基因的mRNA来调控拟南芥叶的生长发育。miR-172通过抑制转录因子APETLA2的表达而与花的发育有关；miR-165/166通过调节转录因子PHV/PHB/REV的表达,决定其叶子近轴与离轴细胞的分化方向。在动物中miR-273和lys-6编码的miRNA，参与线虫的神经系统发育过程；miR-430参与斑马鱼的大脑发育；miR-181控制哺乳动物血细胞分化为B细胞；miR-375调节哺乳动物胰岛细胞发育和胰岛素分泌；miR-143在脂肪细胞分化起作用；miR-196参与了哺乳动物四肢形成，miR-1与心脏发育有关。推荐精选miRNA与癌症:
8、有关miRNA与癌症的关系目前存在着不同的观点, 不同的研究者在不同的体系中得到的结论明显不同，有人发现miRNA像源癌基因一样, 其突变或者错误表达可引发多种人类癌症。但也有人发现miRNA具有肿瘤抑制因子的功能, 可抑制多种重要癌症相关基因的表达，且在癌症的分类中可发挥巨大的作用。充当源癌基因的miRNA研究表明在已经发现的人类miRNA中，其中约50%定位于基因组脆性部位, 并且这些部位与癌症发生有密切的联系。mir-125b-1定位于11q24染色体上易发生突变的部位，它的缺失可导致肺癌、乳腺癌或子宫颈癌。Slnoki等人的研究还发现该基因与白血病的发生有关。尽管还不完全清楚mir-1
9、25b-1的表达是怎么调控肿瘤细胞发生的，但至少表明这个基因是一个源癌基因。Lin等人研究发现，与正常组织样本相比癌细胞中起源于mir- 17-92的前体和成熟miRNA明显增加。在小鼠淋巴瘤B细胞中m ir- 17-92群表达增强并与myc表达协同作用加速肿瘤细胞的增殖扩散,而且起源于造血干细胞并表达mir-17-92群和cmyc的肿瘤细胞凋亡现象消失, 因此认为mir-17-92可能是潜在的人类源癌基因Metzler等人发现，在BIC基因上具有一段138个核苷酸的保守序列，编码mir-155的发夹结构。该研究组还发现在Burkitt淋巴瘤推荐精选中，miR-155表达量上升了100倍，此外
10、的研究也发现，Hodgkin淋巴瘤等肿瘤中miR-155水平也有提高。因此，mir-155可能是作为一个癌基因和MYC协同作用，而其正常功能是在B细胞的分化中起作用，其可能的靶基因是那些对抗MYC信号通路的基因。 He等人最近发表的论文发现在散布的B细胞淋巴瘤等肿瘤中常常有13q31位点的扩增。而在这一扩增区域的唯一的基因就是一个非编码蛋白的RNA，C13orf25，这个转录本编码了mir-17-92基因簇，他们由此推断，这个基因簇的过表达与肿瘤形成有关，而后通过实验研究证明，过表达Myc和mir-17-19-b1基因簇淋巴癌与仅有Myc过表达肿瘤相比较，具有更强的增殖能力，更低的细胞死亡率。
11、当凋亡途径被mir-17-19-b1去除，MYC可以诱导细胞不受控制地增殖，这导致了肿瘤发生。 充当抑癌基因的miRNAmir-125b-1,位于染色体的11q24脆性位点，乳腺癌、肺癌、卵巢癌、子宫癌病人中11q924位点常有缺失，而这一位点并不存在已知的抑癌基因。65%B细胞慢性淋巴型白血病（CLL）病人，50%的n套淋巴瘤细胞病人，16-40%的骨髓瘤病人、60%的前列腺癌病人中有13q14位点的缺失。因此，在这个30Kb的区域中必定有一个肿瘤抑制基因的存在。而mir-15a和mir-16-1位于这一区域中一个功能未知的被称为LEU2的非编码蛋白的RNA基因的内含子区域。Climmino
12、等最近报道，miR-15a和miR-16-1负调控BCL2，一个抗凋亡基因，因此，这两个miRNAs的缺失或下调，导致了BCL2表达的升高，促进了白血病、淋巴瘤和前列腺癌的发生。 推荐精选有研究报道，mir-143和mir-145在结肠癌中明显下调。其发夹结构的前体分子在肿瘤和正常组织中含量相似，这表明，可能是由于其成熟过程受到破坏。mir-143和mir-145的肿瘤抑制基因功能不仅仅局限于结肠癌，在乳腺癌、前列腺癌、子宫癌、淋巴癌等细胞系中其表达量也明显下调。 Calin等人在2001年就提出了miRNA具有肿瘤抑制因子的功能。最近Cmimino等人研究发现miR-15a和miR-16-1
13、对BCL2(抗凋亡基因, 在多种人类癌症细胞中过表达)具有负调控作用, mir-15a和mir-16-1的缺失或者下调会导致BCL2表达水平升高,进而导致骨髓淋巴瘤和白血病的发生。Steven等人发现let- 7在正常的成年人肺组织中正常表达而在肺肿瘤细胞中几乎不表达, 而RAS源癌基因在肺肿瘤细胞中的表达水平明显高于正常肺组织。通过微阵列分析证明RAS的表达受到Let-7蛋白的负调控, let-7miRNA在肺组织中具有肿瘤抑制因子的作用。对它的深入研究可能为肺癌提供一个新的治疗机制。miRNA与免疫：miRNA免疫作用近年来，一系列的miRNA已被证实参与了免疫反应调控, 许多致病异常包括
14、自身免疫病和癌症都与免疫反应有关。哺乳动物在长期的进化历程中，为免疫调控形成了一套复杂的自查与平衡系统，以保证机体在抵抗外源性抗原时可以保持一种自身耐受状态，这其中的许多机制现在仍未完全清楚。近来，越来越多证据显示miRNA在免疫调控和免疫细胞的发育中扮演者及其重要的角色。推荐精选如固有性免疫应答, T、B淋巴细胞的分化，病原体感染与免疫及炎症的免疫调控等。部分miRNA参与了固有性免疫应答和炎性反应的调控，是一类新的免疫调控因子。Taganov等发现，人单核细胞株THP-1在脂多糖刺激下，可引起3类miRNA表达上调,即mir146a/b、mir-132，mir-155；进一步研究表明，其他
15、Toll样受体( Toll-like receptor, TLR )配体(如LPS、鞭毛素、脂蛋白等) 和炎性因子如肿瘤坏死因子和白细胞介素-1，也可通过核因子-kB信号通路上调mir-146的表达，进而抑制TNF受体相关因子6和IL-1受体相关激酶的表达，调控机体对于炎性刺激的免疫反应。Rodriguez等发现, 在miR-155的基因敲除小鼠中, T、B淋巴细胞和树突状细胞的功能都被坏,miR-155对于正常的免疫功能是必需的。Tili等发现, LPS能诱导巨噬细胞的miR-155表达上调, miR-125b表达下调,miR-155和miR-125b 均参与了免疫反应的调控。另一方面, m
16、iR-155不但能抑制LPS诱导的免疫反应, 还能促进TNF的翻译, 这也充分表明miR-155在免疫调控作用中的复杂性。在获得性免疫应答的调节中，miRNA在淋巴细胞的生成、发育与免疫功能过程中发挥重要作用。Chen等通过构建miRNA文库的方法，在小鼠的造血细胞中鉴定出3个特异表达miRNA(miR-181amiR-223、miR-142s)。当在造血干细胞中过表达miR-181a后，B细胞的数量显著上升推荐精选,推测miR-181a主要调节淋巴细胞, 特别是B淋巴细胞的分化；同时, 在动物模型中, 过表达miR-181a后还能减少T淋巴细胞的数量, 尤其是CD8+T细胞。此外，miR-181a还通过调节T细胞抗原受体( Tcellreceptor，TCR)的敏感性，从而在T细胞发育成熟过程
