microrna在表達(dá)調(diào)控中的作用及其應(yīng)用

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1、microRNA在表達(dá)調(diào)控中的作用及其應(yīng)用施保華同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院研修班09外科學(xué)摘要　微?。遥危粒ǎ恚椋悖颍铮遥危?，ｍｉＲＮＡ）是一類長度為二十幾個核苷酸的內(nèi)源性非編碼調(diào)控ＲＮＡ，通過序列特異性翻譯抑制或ｍＲＮＡ裂解來調(diào)控基因表達(dá)，參與細(xì)胞發(fā)育、增殖、分化、凋亡等一系列重要生物學(xué)進(jìn)程。近期的研究發(fā)現(xiàn)，ｍｉＲＮＡ具有癌基因和抑癌基因的作用，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起著重要的作用。已發(fā)現(xiàn)若干ｍｉＲＮＡ直接參與肝細(xì)胞癌的發(fā)生和發(fā)展，ｍｉＲＮＡ表達(dá)譜與肝細(xì)胞癌的診斷、分期、進(jìn)展和預(yù)后等相關(guān)。作為一類新的分子靶標(biāo)，ｍｉＲＮＡ應(yīng)用于肝細(xì)胞癌的診斷和生物治療具有廣闊的

2、前景。關(guān)鍵詞　ｍｉｃｒｏＲＮＡ　肝細(xì)胞癌　診斷　生物治療miRNA是近年來發(fā)現(xiàn)于真核細(xì)胞中的一類長21~22個核苷酸的內(nèi)源性非編碼小分子RNA,可通過與靶mRNA的3′UTRs近乎完全互補(bǔ)結(jié)合在轉(zhuǎn)錄后水平使其降解,或者與之不完。研究者認(rèn)為,盡管大多數(shù)miRNA的功能尚屬未知,但它們很可能代表了一類新發(fā)現(xiàn)的基因表達(dá)調(diào)控方式全互補(bǔ)結(jié)合在翻譯水平抑制蛋白合成,從而在基因表達(dá)中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[1]。1miRNA的產(chǎn)生及基本調(diào)控機(jī)制核基因組中的miRNA基因首先在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉(zhuǎn)錄出具有莖－環(huán)結(jié)構(gòu)的初級miRNA(pri-miRNA),后者被RN

3、A聚合酶Ⅲ-Drosha-DGCR8復(fù)合體切割,形成仍保留莖－環(huán)結(jié)構(gòu)的前體miRNA,之后,轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Exportin-5將識別其突出于3′端的標(biāo)志并與之結(jié)合,并依賴Ran-GTP將其轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)。在胞質(zhì)中,一種叫Dicer的核酶將在TRBP和AGO2的協(xié)助下識別前體miRNA雙鏈的5′末端磷酸及3′末端突出,在RNA聚合酶Ⅲ的參與下,于莖干的兩個螺旋轉(zhuǎn)彎處切割復(fù)式結(jié)構(gòu)的兩條鏈,形成miRNA:miRNA*復(fù)式結(jié)構(gòu)。后者在解旋酶的作用下,最終形成成熟的單鏈miRNA(多數(shù)為miRNA,miRNA*通常被降解),進(jìn)入核蛋白復(fù)合體并參與形成RNA誘導(dǎo)的沉

4、默復(fù)合體（miRISC),從而發(fā)揮生物學(xué)作用。miRNA對靶基因的調(diào)控主要通過與其mRNA的3′UTRs堿基互補(bǔ)配對來實(shí)現(xiàn),具體的方式將取決于匹配的程度:近乎完全互補(bǔ)配對時則進(jìn)行切割,反之則僅為翻譯表達(dá)的抑制。目前尚未在真核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)具有表達(dá)上調(diào)能力的miRNA。植物miRNA與靶基因匹配程度較高,因此多數(shù)為切割方式,而動物miRNA與靶序列的匹配程度較差,因此多數(shù)屬于翻譯抑制[2]。在生物體內(nèi),miRNA的特異性并不是很強(qiáng),往往是一個miRNA作用于多個靶基因[4],John等[5]分析了218條miRNA與2000條人類基因后認(rèn)為,僅占人類基因

5、1%的miRNA基因可能調(diào)控30%以上其他基因的表達(dá)。亦有研究者認(rèn)為,也可能存在多個miRNA調(diào)控一個靶基因的情況[6]?？傊?miRNA的調(diào)控作用可能屬于一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),并且其本身也受到其他因素的調(diào)控。2miRNA與腫瘤發(fā)生隨著研究的不斷深入,越來越多的證據(jù)表明,在多種癌癥中存在miRNA的突變或表達(dá)異常,其在腫瘤發(fā)生中的角色正日益受到關(guān)注。迄今為止,研究者已發(fā)現(xiàn)在慢性淋巴細(xì)胞性白血病中存在miR-15和miR-16的缺失[7];在直腸癌中存在miR-143和miR-145的表達(dá)下調(diào)[8];在非小細(xì)胞肺癌中則存在let-7的表達(dá)下調(diào)(預(yù)后差于未出現(xiàn)

6、下調(diào)者)等[9,10]。根據(jù)miRNA表達(dá)在癌癥中的變化及其基因組位置常常涉及癌癥相關(guān)區(qū)域或基因脆性位點(diǎn)[11],有研究者認(rèn)為,miRNA實(shí)際上可作為癌基因或者腫瘤抑制基因而發(fā)揮作用[12]。例如,定位于染色體13q31區(qū)的miR-17-5p(或稱miR-91),在兒童期淋巴瘤中存在過度表達(dá)[13]。此外,在包括乳腺癌在內(nèi)的多種癌癥中亦存在miR-17-5p基因所在區(qū)域的雜合性丟失[14]。miRNA還可能通過調(diào)控腫瘤抑制基因及/或癌基因參與腫瘤發(fā)生:其過度表達(dá)時,將抑制腫瘤抑制基因的表達(dá);表達(dá)不足或缺失時,則不能有效抑制癌基因的活動。Kumar等

7、[15]最近發(fā)現(xiàn),全面抑制miRNA成熟可促使細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生。表達(dá)以miRNA加工裝置的3種組分為靶的短發(fā)夾RNA(shRNAs)的癌細(xì)胞表現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)miRNA水平的顯著降低和更為明顯的轉(zhuǎn)化表型。在動物中,miRNA加工受損的細(xì)胞會加速形成腫瘤,并且比對照更具侵襲性,提示miRNA的整體丟失將促進(jìn)腫瘤發(fā)生。此外,在一個K-Ras誘導(dǎo)的小鼠肺癌模型中,條件性刪除Dicer1將促進(jìn)腫瘤發(fā)生。miRNA成熟的異常亦可表現(xiàn)為miRNA前體水平的變化。例如,在兒童Burkitt淋巴瘤中存在miR-155前體表達(dá)的增強(qiáng)[16];Guimaraes-Ste

8、rnberg等[17]則證實(shí),毒胡蘿卜素誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放可抑制Meg-01幼巨核細(xì)胞(promegakaryoti