调控基因表达的miRNA

近年来, 在小分子RNA中发现了一类与调节基因表达密切相关的分子micro RNA (miRNA). miRNA由内源性基因编码, 可通过诱导mRNA的切割降解, 翻译抑制或者其他形式的调节机制抑制靶基因的表达. 寻找这类调节分子及其靶基因已成为研究的热点. 我们试图回顾miRNA的研究历史, 简介miRNA 分子的检测方法, 介绍 miRNA 在基因组中的位置、miRNA靶基因的搜寻、miRNA生物功能的鉴定, 并探讨miRNA的作用机制, 最后展望 miRNA 在调控生命体的发生、生长、发育和分化等方面的重要作用. 可以预测, 全部miRNA基因功能的鉴定必将给人们对生命体的研究带来新的理念、方法和思路.     

果蝇3个新的小分子非编码RNA的鉴定

通过比较基因组和分子生物学方法分析了果蝇属中5种果蝇全基因组内含子区域的保守序列, 获得了3个新的非编码RNA基因. 其中一个为具有典型的box C/D家族保守元件及结构特征的核仁小分子RNA基因, 其功能序列可介导28S rRNA的C2673位点的核糖甲基化修饰. 另外两个为miRNA基因, 其转录序列可形成典型的miRNA前体茎环结构; 在果蝇发育的4个时期均可表达产生长度为23个核苷酸的成熟RNA分子. 结果还表明, 在长度为100~500 bp区间的黑腹果蝇基因内含子中存在396个多物种保守序列(MCIS), 这些序列除编码小分子RNA外, 还可能与影响基因转录或转录后加工的顺式元件有关.     

microRNA对植物生长发育和病毒侵染的调控

microRNA (miRNA)是一类在真核生物中广泛存在的大小约22 nt的非编码小分子单链RNA, 它可以通过对靶标RNA的剪切或抑制靶标RNA的翻译调控靶标基因的表达. miRNA不仅参与了植物器官的形态建成, 还参与调控植物的信号转导系统等与生长发育相关的基因表达调控过程. 与植物抗病毒RNA沉默途径一样, miRNA途径也受到病毒沉默抑制子的干扰. 本文简述了miRNA介导的RNA调控途径和siRNA介导的RNA沉默路径的异同, 并对近几年miRNA在植物生长发育调控以及与病毒相互作用的研究进展进行了综述, 以求进一步理解真核生物基因表达调控的多层次性及复杂性.     

microRNA与靶基因相互调控机制的研究进展

microRNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度约22个核苷酸的单链非编码RNA分子,其通过剪切信使RNA或非编码RNA、沉默或激活转录、primary mi RNA(pri-miRNA)加工及mRNA翻译,调控几乎所有细胞增殖分化、个体生长发育及内环境稳态.大量研究已对miRNA的生物发生和调控机制进行了清晰阐述.然而,关于miRNA的转换机制,尤其是miRNA在特定条件下的快速变化,仍尚未解决.近年来研究发现,靶基因能以序列依赖性方式调控miRNA的生成和降解,表明miRNA和靶基因之间的调控不是单向的,而是相互调控.本文详细概述靶基因调控miRNA的最新进展,归纳二者相互作用的条件和机制,提出miRNA转换的研究方向,以期为深入研究机体内miRNA与靶基因的相互作用及开发miRNA靶向治疗药物提供理论基础.     

植物小RNA的巨大作用

microRNA(或mi RNA)是一种长度介于20～24个核苷酸的单链RNA,由III型RNaseDicer从含有茎环结构的内源转录本中切割产生.作为一种负调控因子,miRNA作用于它们的靶标mRNA,能够在转录或翻译水平上对基因的表达起到调控作用.从1993年首个miRNA在线虫中的发现开始,到2002年第一个植物miRNA的发现,miRNA引发了世界各国科学家的极大兴趣与高度重视,其普遍性和重要性才逐渐被人们所认识.miRNA于2002年成为当年十大科技榜首之位.     

利用EST及生物信息学方法挖掘马铃薯中miRNA及其靶基因

microRNA (miRNA)是一类调控真核基因转录后表达的非编码小分子RNA. 大量研究表明, miRNA在调节生物功能方面起着重要的作用. 目前发现miRNA的主要方法有直接克隆法和基于生物信息学的基因搜索和同源搜索. 由于真核生物组织中有些miRNA的丰度较低, 而且其表达具有组织和时序特异性, 采用直接克隆法发现新的miRNA有时较为困难. 采用生物信息学方法寻找未知miRNA是当前发现和鉴定miRNA的重要策略之一. 本研究联合了几种生物信息学方法预测了马铃薯(Solanum tuberosum)中miRNA及其靶基因. 通过把拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与马铃薯EST数据库进行比对搜索, 筛选出候选的miRNA. 之后, 设置一系列严格的筛选标准, 分析候选miRNA序列特征, 包括碱基错配、二级结构、(A+U)含量、能量水平等. 最后, 从上述候选库中筛选出了22个miRNA. 进一步利用新鉴定的miRNA序列, 预测到43个靶基因. 分析结果表明, 上述大多数靶基因编码的产物为转录因子及重要代谢酶类, 它们调控着植物的生长发育, 信号转导及各种胁迫反应.     

非编码RNA在肿瘤发生中的不同作用

哺乳动物中大部分基因通过转录产生大量的非编码RNA.过去的10余年间,microRNA和siRNA2种小分子非编码RNA以及其他各种类型非编码RNA的发现,极大地促进了生物学发展.非编码RNA研究领域也不断被拓展.最近不少文献报道了miRNA和其他ncRNA的各种功能,如H19RNA、HOTAIR、超保守区域转录子、天然反义RNA、转运RNA和线粒体的非编码RNA等非编码RNA参与多种细胞活动,并与一些疾病及肿瘤相关.本文将介绍一些非编码RNA与肿瘤相关的最新研究进展,并着重讨论除microRNA以外其他ncRNA与肿瘤的关系.     

蛋白质演化的新理论

剑桥的研究人员提出一个新理论:生命早期的脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)分子可能在没有核蛋白体(核蛋白体本身就是蛋白质)的帮助下就开始制造蛋白质了。转移核糖核酸(tRNA)可能通过假定具有两种构型的五个碱基对勾住信使核糖核酸(mRNA),而不是由三个碱基对勾住信使核糖核酸。     

miRNA与鼻咽癌发病机制

miRNA(microRNA)是一族由22～25个核苷酸组成的非编码RNA小分子,它通过与靶mRNA的3'-非编码区以碱基互补配对的方式结合,实现对靶基因转录后水平的降解或抑制.最新研究表明,miRNA与鼻咽癌中EBV,LNT1,信号转导通路,肿瘤相关基因网络,细胞有丝分裂,肿瘤血管生成和侵袭转移密切相关.因此,探索m...     

最初的酶是蛋白质,还是核酸?

生命由三个要素构成。第一,生命同外界之间具有境界膜。生命存在于为这境界膜所隔离的微小环境下。现在的生物细胞膜组成以脂质和蛋白质为主。第二,生命具有自我复制能力,即具有产生的后代同自己相似的自我保存能力,这功能基于DNA携带的遗传信息。第三,生命具有自我维持功能,换句话说,就是能进行代谢活动。在现在的生物中,合成核酸和蛋白质的顺序是: DNA 转录 RNA 转译蛋白质这就是著名的中心法则。现有的生物都以这样的顺序从DNA生物合成(转录)RNA的,但最近有人认为在最初生命诞生时不用DNA、而是以RNA作为遗传信息体的。其根据有以下几个方面:1.各种RNA(如mRNA、rRNA、tRNA等)同蛋白质的生物合成关系密切,同DNA则无直接联系;2.DNA是RNA糖部分2’-OH的还原,就是说可以从RNA进行生物合成;3.DNA的生物合成过程中需要短链RNA引物;4.小病毒的遗传物质是RNA,大病毒是DNA;5.RNA病毒的逆转录酶也许是留有从RNA到DNA过渡期痕迹的化石;6.NAD和FAD那样的RNA诱导体作为辅酶参与酶作用;7.在前生物合成系统中,低聚核糖核苷酸比低聚脱氧核糖核苷酸更容易被合成;8.在RNA中有的具有酶作用,等等。     

ER~+和ER~-乳腺肿瘤细胞中mRNA和非编码RNA的表达模式

利用microarray分别获得MCF-7(雌激素受体阳性,ER?)和MDA-MB-231(雌激素受体阴性,ER?)两种乳腺肿瘤细胞的miRNA,lncRNA和mRNA表达谱.筛选差异表达的miRNA,预测其靶基因;对lncRNA和mRNA芯片数据进行生物信息学分析,对差异基因进行gene ontology(GO)和pathway(信号通路)分析.对差异表达的mRNA和miRNA的靶基因作交集,再与差异表达的lncRNA建立共表达关系,在mRNA-lncRNA共表达网络中导入miRNA-mRNA相互作用,借此获得关键miRNA-mRNA-lncRNA相互作用.结果发现雌激素受体表型不同的乳腺肿瘤细胞中mRNA和非编码RNA的表达有显著性差异.在差异表达的miRNA中,miR-19a-3p,miR-19b-3p等在MCF-7细胞中表达明显下调,miR-148b-3p等在MCF-7细胞中表达显著上调.差异表达miRNA的靶基因分析结果显示,miR-19a-3p和miR-19b-3p的靶基因为ESR1;在差异表达的lncRNA中,uc001vet.1(DLEU1,Fc=15.44),uc001ver.2(DLEU1,Fc=4.13)在MCF-7细胞中的表达明显增高.共表达分析表明,ESR1与uc001vet.1和uc001ver.2具有较高的共表达系数,而且miR-19a和miR-19b与DLEU1均在13号染色体上.推断miR-19a和miR-19b可能与DLEU1共同作用影响ESR1的表达.由此推断miRNA-mRNA-lncRNA相互作用影响不同雌激素表型乳腺癌肿瘤细胞的发生发展,雌激素受体可能受miRNA和lncRNA的共同调控作用.     

粟酒裂殖酵母中3个新的box H/ACA snoRNA的鉴定及意义

真核生物rRNA和snRNA中特定位点的假尿嘧啶化修饰是由box H/ACA snoRNA指导的, 这些RNA通常具有保守的H和ACA元件以及“发夹-铰链-发夹-尾”的二级结构. 通过筛选cDNA文库, 从粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中鉴定了3个新的box H/ACA snoRNA, 分别命名为SP12, SP16和SP20. 这些小分子RNA 3′末端都具有ACA类元件, 其二级结构中包含2或3个较大的类似发夹的结构. 尽管SP20 的H元件并不典型, 但能折叠成典型box H/ACA snoRNA的二级结构, 推测其具有指导18S rRNA上U1208和U1053两个位点的假尿嘧啶化修饰的功能. 相反, SP12和SP16的二级结构不同于SP20, 并且也没有与rRNA或snRNA互补的反义元件, 所以被称为“功能未知的向导snoRNA(orphan guide RNA”, 其功能尚有待阐明. SP12和SP16的基因都位于2个编码蛋白质基因的间隔区, SP16 snoRNA是从一个较大的RNA前体剪切加工而来. 有趣的是, SP20基因位于一个预测的蛋白质基因的编码区中, 但转录方向相反. Northern杂交和RT-PCR分析都无法检测到该蛋白质基因的mRNA, 表明该基因在细胞中的表达是不存在的. 这是粟酒裂殖酵母中一个推测编码蛋白质的基因位点反向编码一个小分子RNA的首次报道.     

病毒微小RNA的发现及其功能

病毒微小RNA (microRNA, miRNA)是新发现的一类miRNA. 它通过诱导mRNA切割降解、翻译抑制或其他机制调节宿主细胞和/或病毒自身靶基因的表达, 改变宿主细胞的生命活动或病毒自身复制, 从而对抗和逃避宿主免疫监视, 达到保护病毒自身的目的. 寻找病毒miRNA分子、作用靶标基因, 以及鉴定其生物学功能已成为研究的新热点. 本文回顾了病毒miRNA的研究历史, 分析了它在基因组中分布特点、生物学功能、作用机制以及病毒miRNA与其他生物miRNA的异同点, 最后展望了病毒miRNA的研究方向和在疾病防治中的应用前景. 随着病毒miRNA的鉴定和功能的深入研究必将促进相关领域的发展, 尤其为病毒病的控制带来新的思路和方法.     

microRNA在肿瘤中的作用

miRNA(microRNAs)是一类由内源基因编码的长度为18～23个碱基的非编码单链RNA分子,它们在转录后水平调节基因的表达。据报道,在多种癌症中发现了miRNA表达量改变,提示其可能与癌症的发病机理、肿瘤生长和转移等相关,起到癌基因或抑癌基因的作用。大量证据表明,miRNA的异常表达会促进肿瘤的发生和发展,因此在包括非小细胞肺癌、乳腺癌和前列腺癌等多种癌症中具有临床价值。笔者主要阐述miRNA的生成过程,以及目前已知的相关miRNA在肺癌、乳腺癌、前列腺癌的预测、诊断、治疗和预后中的临床应用及相关分子机制。     

PIWI/piRNA在癌症中的功能和机制

PIWI蛋白是PAZ/PIWI结构域家族亚家族之一的RNA结合蛋白。PIWI蛋白通常与称为“PIWI相互作用的小型非编码RNA”(piRNA)相结合形成功能复合体来发挥作用。PIWI-piRNA通路因其在抑制转座子和生殖系发育方面的重要作用而闻名。除了在生殖系中的卓越作用，PIWI蛋白也因其通常只在生殖细胞中表达而在正常体细胞组织中几乎不表达，但是PIWI 蛋白在癌变的肿瘤组织里却异常表达，使其有望成为精准靶向治疗的绝佳靶点而在近年来备受关注。在这篇综述里，我们首先回顾PIWI蛋白如何与piRNA一起多面地调控生殖系中多种不同类型的RNA的表达，然后总结PIWI蛋白和piRNA在不同类型的癌症中的表达和功能，探讨近年来关于PIWI和piRNA在癌症研究中的局限性和可能存在的误区，并对最近冲击传统观念的PIWI在癌细胞中非piRNA依赖的生物学功能和调控机制展开深入的讨论。     

肿瘤基因治疗新策略—RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是一种由双链RNA介导的基因沉默现象. 目前介导RNAi的方法很多, 包括采用非病毒性和病毒性载体介导. 最近研究发现, 以病毒为载体介导RNAi具有显著的优越性. 病毒载体通过表达70 bp左右的发夹结构RNA (shRNA), 在Dicer酶的催化作用下, 切割成21 bp左右的双链小分子干扰RNA (siRNA), 从而有效沉默靶向基因. 运用RNAi技术可设计一系列有效的抗癌策略, 如沉默癌基因、促进调亡、调控细胞周期、抗血管生成以及提高传统化疗、放疗的疗效等. 这一技术开辟了肿瘤基因治疗的新途径. 本文就RNAi技术在肿瘤基因治疗中的应用与研究作一评述.     

tsRNAs及其对植物响应非生物胁迫时基因表达的调控

转运RNA(tRNA)衍生的小RNA(tRNA-derived small RNAs, tsRNAs)是一类新兴的保守非编码RNA,通常由在胁迫条件下发生的核酸内切酶切割t RNA前体或成熟t RNA而产生. tsRNAs主要有两种类型,即tRNA衍生的胁迫诱导RNA(tRNA-derived stress-induced RNAs, tiRNAs,也称为tRNA半分子(tRNA halves, tRHs))和t RNA衍生的片段(tRNA-derived fragments, tRFs),两者在成熟t RNA或tRNA前体的切割位点不同. tsRNAs在原核生物和真核生物中都广泛存在,呈现时空特异性表达模式以发挥其功能,它们的失调会引发内稳态失衡(homeostatic imbalance).越来越多的证据表明, tsRNAs主要通过调控基因表达的转录、转录后和翻译水平在各种生物学过程中发挥重要作用.因此,研究tsRNAs的生物学功能及其作用分子机制已成为小分子非编码RNA领域的一个新研究热点.本文主要综述了tsRNAs的分类、生物发生、特征和生物学功能方面的进展,重点介绍了tsRN...     

双链RNA引发了基因沉默——评2006年诺贝尔生理学或医学奖

2006年诺贝尔生理或医学奖授予美国斯坦福大学医学院的安德鲁·菲尔(AndrewFire)和麻省理工大学医学院的克雷格·梅洛(CraigMello),以表彰他们发现了双链RNA引发的基因沉默。他们的发现为基因治疗提供了新技术——siRNA,为后基因组时代基因功能研究提供了新手段,这一发现也导致天然小分子调控RNA和RNA调控系统的发现,引发人们对生命本质的重新思考。     

miRNA:除了抑制,它还有激活功能

早在1993年,美国科学家维克托·安博斯在线虫中发现了第一个miRNA(微小RNA,长度约21~23个核苷酸的内源性非编码单链RNA)。由于其研究的超前性,该结果并未得到广泛关注与认可,并与诺贝尔科学奖失之交臂。至今miRNA的研究已有20多个年头,其功能涉及参与肿瘤细胞的增殖、迁移与侵袭等种种生物学行为。因此,研究miRNA的调控机制对肿瘤临床诊断和治疗具有重要的理论意义和应用价值。传统意义上认为miRNA在细胞浆中通过结合靶基因3’UTR抑制翻译或降解m RNA进而发挥负向调控作用。然而,这很难解释许多位于细胞核内的miRNA的作用机制。近期的研究发现存在核内的miRNA通过结合增强子起到激活基因表达的作用,命名为NamiRNA(nuclear activating miRNA)。那么miRNA的细胞定位是否会影响miRNA的功能呢?定位于细胞核内的miRNA到底与胞浆中的miRNA有何不同呢?     

基于靶基因比较microRNAs与HBV蛋白的作用模式

乙型肝炎病毒(hepatitis Bvirus,HBV)感染是当前严重威胁人类健康的病毒性疾病之一.近年来许多研究证实microRNA(miRNA)可以介导宿主与病毒之间的相互作用,阐明miRNA在HBV感染中的作用有助于新型治疗策略的提出.然而,miRNA的多靶点特性限制了其功能研究.为了研究miRNA对HBV的调节机制,本文在靶基因水平上比较了HBV相关miRNA和HBV蛋白的功能谱、采用半定量手段进行分析并从网络层面挖掘其潜在作用模式.结果表明,在靶基因上,miRNA功能较为集中,HBV蛋白的作用效应可能更为广泛;在网络拓扑结构上,miRNA主要通过直接作用于HBV蛋白的靶基因及其邻居节点达到其调节作用;在生理效应上,miRNA在凋亡、细胞周期以及体液免疫的调节上呈现出拮抗HBV蛋白效应的趋势.本研究不仅为miRNA的功能研究提供了一种良好的方法,而且miRNA在HBV感染中的作用模式有助于今后基于miRNA的乙肝治疗方案的提出.