mircoRNA

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,MicroRNA,生科,01,班 杨娟,MicroRNA,的发现,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,miRNAs,。,近年来，,Cell/Nature/,Scicence,连续把,RNA,的研究进展列为“十大科技突破之一”，其中,最引人注目的是,microRNA,。,mircoRNA,的定义,MicroRNAs,(,miRNAs,),是指长度约,21,25,个核苷酸的小型非编码,RNA,家族。这些小,RNA ,能够识别特定的目标,mRNA ,并在转录后水平,负调控基因,的表现,miRNAs,与干扰,RNA,从表面上说，一个是非编码的单链小分子,RNA,，在进化上高度保守，通过翻译抑制调控基因表达而不影响转录本的稳定性；另一个是针对编码区的双链小分子,RNA,，每个转录本都可能有很多个,siRNAs,，是通过降解目标靶，在转录后调控基因表达。由于每个,mRNA,模版可能产生很多个,siRNAs,，要给每个,siRNA,定一个基因的名字就很困难。,miRNA,是进化进程中高度保守的，因此给直向同源物一个同样的名字可能有助于了解他们的功能，而给另一个物种中一段无关的序列一个同样的名字就容易造成混乱。,mircoRNA,的特征：,1,大都是由具有发夹结构大都是由,具有发夹结构,、约,70,个碱基大小形成发夹结构的单链,RNA,前体经过,Dicer,酶加工后生成的，,有,5,端磷酸基和,3,羟基,，大小约,2125nt,的小分子,RNA,片断，,定位于,RNA,前体的,3,端或者,5,端。,2,高度的保守性,有研究发现分别从线虫、果蝇和,Hela,细胞中鉴定的,100,个新,miRNAs,中，越线虫、果蝇和哺乳动物基因组具有高度的保守性（只有有,12,个碱基的区别）,miRNAs,的表达方式各不相同,部分线虫和果蝇的,miRNA,在各个发育阶段的全部细胞中都有表达，而其他的,miRNA,则依据某种更为严谨的位相和时相的表达模式（,a more restricted spatial and temporal expression pattern,）,在不同组织、不同发育阶段中,miRNA,的水平有显著差异,这种,miRNAs,表达模式具有分化的位相性和时序性，提示,miRNAs,有可能作为参与调控基因表达的分子，因而具有重要意义,miRNA,的功能,miRNAs,参与生命过程中一系列的重要进程，包括早期发育,(Reinhart 2000),，细胞增殖，细胞凋亡，细胞死亡,(,Brennecke,2003,），脂肪代谢（,Xu,2003),和细胞分化,(Kawasaki 2003),。,此外，一个研究表明，,2,个,miRNAs,水平的下降和慢性淋巴细胞白血病之间的显著相关，提示,miRNAs,和癌症之间可能有潜在的关系,(,Calin,2002),。,然而，大多数,miRNAs,的功能仍然是个谜。,第一个被确认的,miRNA,在线虫中首次发现的,lin-4,和,let-7,，可以通过部分互补结合到目的,mRNA,靶的,3,非编码区,(3UTRs),，以一种,未知方式诱发蛋白质翻译抑制,，,进而抑制蛋白质合成,，通过调控一组关键,mRNAs,的翻译从而调控线虫发育进程,(reviewed in,Pasquinelli,2002),bantam,miRNA,是第一个被发现有,原癌基因,作用的,miRNA,。除了,lin-4,、,let-7,，已知还有一些,miRNAs,可能参与在细胞分化和组织发育过程中起重要作用的基因的转录后调控，例如,mir-14,、,mir-23,等。,在植物,miRNAs,的研究中有两条线索提示,miRNAs,可能参与植物的发育过程,。,一是在,carpel factory (car),突变株中,3,个,miRNAs,的表达水平显著下降。,CARPEL FACTORY,是一个类似,Dicer,的酶，参与植物的发育，其缺失突变株表现为胚胎和叶片发育的缺陷。实验结果提示这种缺陷是由于缺少,miRNAs,加工而造成的。多数的植物,miRNAs,在某些特定组织中高水平表达也提示他们可能参与了植物组织的发育。,miRNA,的作用方式,最早被发现的两个,miRNAs,lin-4 and let-7,被认为是通过,不完全互补,结合到目标靶,mRNA 3,非编码区端，以一种未知方式诱发蛋白质翻译抑制，进而抑制蛋白质合成，阻断,mRNA,的翻译。,多个果蝇,miRNAs,也被发现和他们的目标靶,mRNAs,的,3,非编码区有部分同源。由于,miRNAs,和其潜在的目标靶之间并非完全互补，这使得通过信息学的方法鉴定,miRNA,的目标靶位点变得困难。因而也无法确定,miRNAs,的作用方式是什么，以何种机制影响,mRNA,的翻译，以何种方式调控基因表达。,miRNAs,的作用目标靶和活性机制一直是各地的研究人员的关注热点。,研究,miRNA,的工具,小分子,RNA,的分离 ：,现行的,RNA,纯化方法包括有机溶剂抽提,+,乙醇沉淀，或者是采用硅胶膜离心柱的方法来纯化,RNA,。小分子,RNA,往往被淘汰掉，因而不适用于小分子,RNA,。,miRNA,Isolation Kit,主要是采用,玻璃纤维滤膜离心柱,(glass fiber filter,，,GFF),方法分离。,小分子,RNA,探针的制备,：要准备目的基因的一小段寡核苷酸序列，,3,端另外增加,8,个和,T7,启动子互补的碱基，将这段寡核苷酸和,T7,启动子引物退火，用,Klenow,大片断补齐得到双链的转录模版，然后用,T7 RNA,聚合酶、,rNTP,和标记物混合，体外转录得到标记的小分子,RNA,探针。,研究,miRNA,的工具,小分子,RNA,的检测： 由于小分子,RNA,是一类很小的分子，部分小分子,RNA,表达水平可能很低，因而需要极为灵敏而定量的分析工具，由于其分子很小，用,RT-PCR,的方法来定量研究非常困难。,目前多数采用,Northern Blots,一种技术复杂而费力的方法。改进的新方法：将同位素标记好的小分子,RNA,探针和待检测样品混合杂交，未杂交的,RNA,和多余的探针用单链核酸酶消化，然后使核酸酶失活，并纯化杂交的,RNA,分子，最后通过变性胶电泳放射自显影检测结果。,miRNAs,最新发现,Cell,子刊新发现：,microRNA,加工影响长寿,Joslin,糖尿病中心的科学家在研究衰老和疾病的过程中，发现脂肪组织的,microRNA,加工对衰老和抵抗力有着重要影响。这一发现有望帮助人们开发增强抵抗力、延长寿命和改善代谢情况的新药物。,JCI,：,microRNA,帮助治疗败血症,血管内皮,VE,是血液和所有组织之间的重要分界。败血症等急性炎症与糖尿病和关节炎等慢性炎症，都是由血管壁持续发炎、血管内皮的功能紊乱引起的。研究人员发现一种,microRNA,，,miR-181b,，能通过调节,NF-,B,信号通路，减轻导致败血症等疾病的炎症反应。,PNAS,：小分子,RNA,引发肥胖代谢问题,近期德国的科学家们揭示了联系体重与,2,型糖尿病的分子机制。研究人员发现肥胖小鼠中,miRNA-143,水平增高抑制了胰岛素诱导的,AKT,酶激活，使得胰岛素无法发挥降血糖效应而导致了血糖水平失衡。,PNAS,：,microRNA,调控恢复蛋白功能,：,Iowa,大学,Carver,医学院的研究人员发现了一种,microRNA,调控能使有缺陷的蛋白重获功能，这种有缺陷的蛋白是囊性纤维化,cystic fibrosis (CF),最常见的致病因素,