基于miRNA调控网络研究其在乳腺癌病理学分型中的作用

目前microRNA(miRNA)转录后的调控作用在乳腺癌(breast cancer,BC)致病机理探寻中受到广泛关注.但在病理分型中,人们对于miRNA如何与其靶标基因相互作用来调控乳腺癌的分型还知之甚少.本文通过结合基因表达数据和序列信息预测miRNA在乳腺癌分型中的作用.首先,使用T统计针对健康、非浸润及浸润性乳腺癌样本提取差异表达的miRNA和mRNA;然后,利用HCtarget算法预测表达显著miRNA的靶基因;最后,构建miRNA和mRNA调控网络并进行富集性分析.分子生物学分析显示,10个显著表达的miRNA的靶基因广泛参与MAPK信号通路、Wnt信号通路、雌激素信号通路等与乳腺癌密切相关的通路.而hsa-miR-200c,hsa-miR-205和hsa-miR-145调控强度变化贯穿乳腺细胞由正常到非浸润再到浸润的整个过程,可以作为识别乳腺癌潜在的分子标志物,为乳腺癌发病机理研究提供了方法和依据.     

RNA对基因表达调控作用的研究进展

RNA可以单独或者通过与其它蛋白因子的相互作用参与基因表达的调控。在转录前水平,RNA分子可以通过介导DNA的甲基化或异染色质的形成来调控基因表达;在转录水平,RNA分子通过直接与转录因子或RNA聚合酶相互作用来调控基因表达;在转录后水平,RNA利用由siRNA和microRNA介导的RNA干扰机制,通过降解目标mRNA或阻碍目标基因的翻译来沉默基因的表达。此外,mRNA还可以通过感知环境中代谢物的浓度,通过形成核糖开关（riboswitch）来调控基因的表达;反义RNA可以从复制、转录和翻译3个水平上调控基因的表达。     

MicroRNA与转录因子调控网络综述

MicroRNA是一类长度约为18-24nt的非编码小RNA,它在转录后水平通过调控靶基因来行使多种生物学功能,例如：细胞周期、分化、细胞增殖和凋亡等。在转录水平,转录因子作为一种重要的调控因子参与调控多种基因的表达。近些年研究表明转录因子可以直接调控miRNA的表达,并且参与了包括肿瘤疾病发生等多种生物学进程。转录因子与miRNA形成的调控网络已被广泛地研究,文中就目前已有的研究成果进行综述,以期为今后转录因子与miRNA调控通路的研究提供一定的理论基础。     

miRNA与肿瘤发生

肿瘤发生的机制是细胞出现失控性增殖。肿瘤的发生一直被广泛认为是由于一系列癌基因蛋白和抑癌基因蛋白的开放读码框的突变而逐步形成的。随着非编码RNA（ncRNA）的发现，传统观念正被改变。最近的研究表明非编码RNA中的成员miRNA可能对于肿瘤的形成起着重要的调控作用。 miRNA（microRNA）是一类高度保守的非编码RNA（ncRNA），长度一般为19—25nt的单链型RNA（ssRNAs），由60．110nt的可形成发夹状的内源性转录前体加工而成。miRNA与靶mRNA的3’UTR碱基配对，通过抑制mRNA的翻译或直接使mRNA降解，在转录后水平使基因产生沉默。越来越多的证据显示由miRNA调节的基因调控机制作为基因表达水平调控的一种重要方式，与肿瘤的发生密切相关。     

microRNA对肿瘤细胞增殖与分化的调控

microRNA(miRNA)是一种长度约为22核苷酸(nt)的非编码RNA,其主要通过碱基互补与靶mRNA的3'端非翻译区(3'UTR)结合,导致靶mRNA降解或抑制蛋白质的合成,在转录后水平调节基因的表达.miRNA突变、缺失或表达水平的异常会导致生理的异常与疾病的发生,与人类肿瘤疾病密切相关,它具有类似于癌基因或抑癌基因的作用,可参与肿瘤细胞的增殖、分化和细胞凋亡等调控过程.miRNA在肿瘤诊断和治疗方面具有广阔的应用前景.     

阿尔茨海默症miRNA靶基因预测研究

为深入了解阿尔茨海默症的发病机制,利用匹配的基因表达数据和miRNA表达数据,对miRNA的靶基因进行预测分析.首先对选择出的差异表达miRNA进行靶基因预测;然后利用HCTarget算法验证预测的靶基因;最后对miRNA及其靶基因构建调控网络.调控网络中包含11个已确定的与AD有关的miRNA及6个AD致病基因.通过分析网络发现miRNA及其靶基因在正常与患病两种情况下的活性变化趋势,生物学分析也证实了它们在AD中的重要作用,为AD发病机制研究提供了依据.     

mRNA序列与相应UTR中内含子序列的相互作用

UTR区中的内含子对基因的表达调控过程发挥着重要的作用,它通过与相应mRNA的序列匹配方式发生相互作用并实现对基因的表达调控。采用Smith-Waterman算法进行局域比对,获得UTR区中的内含子与相应mRNA序列之间的最佳匹配片段。分析6个物种mRNA序列上最佳匹配片段的序列特征及匹配频率的分布规律,并分析这种相互作用分布的普适性。结果发现:最佳匹配片段的配对率和平均长度分布与siRNA和miRNA的结合特征一致; UTR区中的内含子与相应mRNA序列上的UTR序列存在较强的相互作用,低GC片段倾向与3′UTR区作用,而高GC片段倾向结合到5′UTR区。结论表明最佳匹配片段的序列特征符合RNA-RNA相互作用的一般规律,内含子序列应该是一类调控基因表达的功能片段。UTR区中的内含子与mRNA序列是协同进化的,通过相互作用完成应有的功能。     

基于转录因子信号识别基因的表达水平

真核生物的基因表达调控过程十分复杂,各种转录因子通过与基因上游特异性序列结合协同地对靶基因的表达水平进行调控.以人类GM12878细胞系为研究对象,基于表达谱RNA-seq数据构建了高低表达基因集合,利用74种转录因子(TF)的ChIP-seq峰值数据计算了转录因子和靶基因的关联分数(TFAS),进而根据转录因子间的相...     

一个多ON基因系统的表达动力学分析

研究了一个转录水平上的基因表达模型,它不仅考虑了启动子的复杂性,而且考虑了相互作用转录因子的调控效果.假定启动子区域有2个调控位点,启动子有1个失活态和2个激活态(即2个不同的转录出口),并考虑了绑定到不同调控位点的转录因子之间相互作用的3种代表性机制:招募机制,稳定机制和混合机制.理论分析和数值模拟结果显示:不同的转录出口能够导致mRNA分布峰的多样性; 3种机制下的平均表达水平和平均爆发频率都相同,但稳定机制诱导最大的表达噪声和平均爆发规模,而招募机制诱导最小的表达噪声和平均爆发规模.这些结果表明:细胞表型的产生源是复杂的,既与启动子结构有关也与调控机制有关.     

小麦苗期根系mRNA的稳定性分析

转录后调控是基因表达调控的重要方式,其中mRNA稳定性是转录后调控的有效途径之一.实验采用cDNA-AFLP技术,对小麦杂交种3338/2463与其亲本苗期根系中的mRNA稳定性进行了分析.结果显示,在所检测到的2995条带中,有96条的丰度经3′脱氧腺苷处理60 min后在至少一个材料中表现为明显降低,占总数的3.21%,表明这些条带所代表的mRNA半衰期比较短,可能是不稳定mRNA.同源比对分析结果显示,在所鉴定出的74个编码不稳定mRNA的基因中,有30个与已知功能基因具有较高的同源性,其中既有转录因子和信号转导基因,还有一些结构基因,而其余44个为功能未知基因.比较分析发现,杂交种与亲本之间不稳定mRNA的比例没有显著差异,但是不同基因型之间不稳定mRNA的降解速度不同,其中WRKY和线粒体半ABC转运蛋白基因在杂交种中的下调表达可能与其mRNA在杂交种与亲本中的稳定性差异有关.     

Widespread changes in protein synthesis induced by microRNAs

Animal microRNAs (miRNAs) regulate gene expression by inhibiting translation and/or by inducing degradation of target messenger RNAs. It is unknown how much translational control is exerted by miRNAs on a genome-wide scale. We used a new proteomic approach to measure changes in synthesis of several thousand proteins in response to miRNA transfection or endogenous miRNA knockdown. In parallel, we quantified mRNA levels using microarrays. Here we show that a single miRNA can repress the production of hundreds of proteins, but that this repression is typically relatively mild. A number of known features of the miRNA-binding site such as the seed sequence also govern repression of human protein synthesis, and we report additional target sequence characteristics. We demonstrate that, in addition to downregulating mRNA levels, miRNAs also directly repress translation of hundreds of genes. Finally, our data suggest that a miRNA can, by direct or indirect effects, tune protein synthesis from thousands of genes.     

非编码RNA调控心脏重构与再生

近年来, 越来越多的证据表明, 大量的非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)在基因的表达调控、细胞和机体的生理功能维持与病理环境调节方面都有重要作用, 其中主要包括微小RNA(microRNAs, miRNAs) 和长链非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs).心脏重构与再生是心血管疾病领域的关键问题, 其调控过程非常复杂, 包括表观遗传、转录、转录后及翻译水平的调控. 大量研究发现在转录后水平, miRNAs 通过负性调节靶标的表达调控心脏发育、疾病及再生进程. 近期研究揭示, lncRNAs 在心脏发育和疾病中具有潜在的作用, 可通过表观遗传、转录及转录后水平发挥作用. lncRNAs 已成为继miRNAs 之后的又一重要的调节性非编码RNA. 就非编码RNA 在心脏重构及再生进程中的调控作用进行综述.     

MiR1511 co-regulates with miR1511* to cleave the GmRPL4a gene in soybean

MicroRNA1511 (miR1511) is a small RNA with unknown function identified in several plants by deep sequencing. In this study, we showed that this small RNA is an authentic miRNA by analyzing the structure of the precursor stem-loop containing the newly identified miR1511* sequence. We confirmed this result by Northern blotting analysis. We used 5??RACE to identify one of the target genes (GmRPL4a) cleaved by both miR1511 and miR1511*. The site cleaved by miR1511* was located in the first exon of GmRPL4a, and the site cleaved by miR1511 was located in the second exon. The expression level of miR1511/1511* was higher in leaves than in roots and stems. In contrast, the lowest level of GmRPL4a expression was in the leaves and the highest in the root. These results indicate that an miRNA can co-regulate with an miRNA* to cleave the same target gene in plants, and that the level of GmRPL4a mRNA is regulated by miR1511/1511*.     

植物中miR160/miR167/miR390家族及其靶基因研究进展

microRNA(miRNA)是真核生物中广泛存在的一类长21～23个核苷酸的非编码RNA分子,通过与靶基因mRNA的特异结合调节基因转录后表达,在调控细胞周期、生物体发育时序等方面起重要作用。miR160、miR167和miR390 3个miRNAs家族均为靶向ARF(Auxin Response Factor)基因家族,预示着它们在行使调控功能的过程中既有相似性又有特异性。笔者详细阐述了miR160/miR167/miR390在植物发育过程中的调控作用及与其靶基因之间的相互调控关系,发现miR160/miR167/miR390均在植物生长发育过程中发挥重要的作用,但miR160则侧重于调控胚胎和根的发育,miR167侧重于调控植物花和果实的发育,而miR390则对植物横向器官的发育具有调控作用,并且,miR160/miR167/miR390与其靶基因之间存在反馈调节作用。