免疫學(xué)個(gè)人-28楊mirna

miRNA及其功能研究進(jìn)展主講人：段文楊1.miRNA的概念2.miRNA的特征3.miRNA的生成和作用機(jī)制4.miRNA與siRNA的區(qū)別和聯(lián)系5.miRNA在細(xì)胞生物學(xué)中的應(yīng)用7.miRNA的研究動(dòng)向及展望6.miRNA研究的重要意義

作為Science2002年十大科技突破的第一名－－microRNA成為生物學(xué)研究的一大焦點(diǎn)。它在生物的發(fā)育時(shí)序調(diào)控和疾病的發(fā)生中起到非常重要的作用。miRNA具有與生物體階段性發(fā)育密切相關(guān)的重要調(diào)控功能。但也可能參與了空間發(fā)育、應(yīng)激性、細(xì)胞周期和基因重組等過(guò)程。miRNA是microRNA(微RNA)的簡(jiǎn)稱,是一些5′端帶磷酸基團(tuán)、3′端帶羥基的,長(zhǎng)度為22(19～25)核苷酸左右的非編碼調(diào)控RNA家族。

通過(guò)和靶基因mRNA堿基配對(duì)引導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)降解mRNA或阻遏其翻譯,從而對(duì)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后表達(dá)的調(diào)控。

lin-4和let-7。1.miRNA的概念1）廣泛存在于真核生物中,是一組不編碼蛋白質(zhì)的短序列RNA,它本身不具有開(kāi)放閱讀框架(ORF)2）通常的長(zhǎng)度為19～25nt3）成熟miRNA的5′端是磷酸基,3′端為羥基4）具有生物間高度的保守性5）表達(dá)具有細(xì)胞特異性或組織特異性6)表達(dá)呈現(xiàn)時(shí)序特異性7)具有基因簇集現(xiàn)象2.miRNA的特征3.miRNA的生成和作用機(jī)制

據(jù)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究表明，miRNA的生成至少需要兩個(gè)步驟（圖1）:

a)

在細(xì)胞核內(nèi)，由長(zhǎng)的內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄體(pri-miRNA)生成70nt的具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的miRNA前體(pre-miRNA);

b)

在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，在Dicer酶作用下將pre-miRNA加工為成熟的miRNA。Drosha酶介導(dǎo)從pri-miRNA到~70ntpre-miRNA

的剪切過(guò)程，該過(guò)程發(fā)生在核內(nèi)。Drosha和Dicer酶均為RNaseIII家族的成員。RNaseIII是雙鏈RNA特異性核酸內(nèi)切酶(圖2)。miRNA的作用機(jī)制－－至少有2種作用機(jī)制1）與靶mRNA的3′端非翻譯區(qū)（UTR）結(jié)合，介導(dǎo)翻譯調(diào)控－－miRNA與靶mRNA的3′-UTR區(qū)是一種非完全互補(bǔ)結(jié)合，阻止靶

mRNA的翻譯，影響蛋白質(zhì)表達(dá)水平，從而抑制基因表達(dá)，但并不影響靶mRNA的穩(wěn)定性2）與靶mRNA的翻譯區(qū)結(jié)合，直接引起切割－－類(lèi)似RNAiHutvagner等(2002)對(duì)miRNAlet-7的研究,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律：miRNAs與mRNAs結(jié)合的互補(bǔ)程度決定了miRNAs將以何種機(jī)制發(fā)生作用，即完全的互補(bǔ)引起RNAi，不完全互補(bǔ)則導(dǎo)致翻譯抑制（圖3）。4.miRNA與siRNA的區(qū)別和聯(lián)系5.miRNA在細(xì)胞生物學(xué)中的應(yīng)用MicroRNA與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究Cui等發(fā)現(xiàn)，miRNA更傾向于選擇信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上的蛋白為靶，此外，miRNA似乎更多地以下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)元件如轉(zhuǎn)錄因子為靶?？梢?jiàn)，miRNA它既可以通過(guò)關(guān)閉一些關(guān)鍵基因來(lái)改變細(xì)胞的分化，也可能與其靶基因產(chǎn)物相互作用形成調(diào)節(jié)環(huán)并與其他調(diào)節(jié)通路交織作用形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制。利用人工microRNA實(shí)現(xiàn)基因沉默近年來(lái)利用人工miRNA(artifieialmieroRNA，amiRNA)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特定基因的沉默，特別是用于共同抑制幾個(gè)相關(guān)基因，這種包含一個(gè)發(fā)卡結(jié)構(gòu)前體的載體也被稱作第二代RNAi載體。miRNA在胚胎干細(xì)胞自我更新和分化中的作用Ivey等報(bào)導(dǎo)miR-1和miR-133在胚胎干細(xì)胞中指導(dǎo)中胚層的形成，朝著心肌分化，但抑制內(nèi)外胚層譜系基因的表達(dá)。在miR-1和miR-133轉(zhuǎn)染的擬胚體中，中胚層和心臟的標(biāo)志基因顯著增加，而神經(jīng)外胚層和內(nèi)胚層的標(biāo)志基因幾乎沒(méi)有表達(dá)。miRNA研究的飛速發(fā)展也得益于RNAi的發(fā)現(xiàn).但與此不同的是,miRNA

是生物體內(nèi)源的小RNA分子,研究表明它們?cè)谏矬w內(nèi)不僅僅是代謝的產(chǎn)物,而是機(jī)體有目的編碼的重要的調(diào)控分子。它們參與生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、死亡的調(diào)控。隨著研究的深入,miRNA將在生命起源和物種進(jìn)化、基因表達(dá)調(diào)控的復(fù)雜性、疾病發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制等方面起到更為深遠(yuǎn)的作用。同時(shí),miRNA的研究亦將為RNAi技術(shù)的應(yīng)用提供新的依據(jù)、思路和空間。6.miRNA研究的重要意義

7.miRNA的研究動(dòng)向及展望

舉例1

miRNAs參與生命過(guò)程中一系列的重要進(jìn)程,包括早期發(fā)育(Reinhart2000),細(xì)胞增殖,細(xì)胞凋亡,細(xì)胞死亡(Brennecke2003）,脂肪代謝（Xu2003)和細(xì)胞分化(Kawasaki2003)。

舉例2

一項(xiàng)研究表明,2個(gè)miRNAs水平的下降和慢性淋巴細(xì)胞白血病之間顯著相關(guān),提示miRNAs和癌癥之間可能有潛在的關(guān)系(Calin2002)。由于siRN