MicroRNA研究进展
miRNA的研究进展
miRNA的研究进展microRNA又称miRNA,是真核生物细胞中固有的一类不编码蛋白的小分子RNA。
生物体中,miRNA能够转录后调控基因的表达,影响着几乎所有的信号通路,参与多种生理病理过程,在肿瘤的发生和发展中也发挥了重要的调节作用。
研究miRNA与肿瘤的关系是近年来备受关注的热点之一,其影响肿瘤发生和发展的作用机制将为肿瘤的诊断和治疗提供新的思路。
[Abstract] microRNA, also called miRNA, is a class of small non-protein coding RNA in eukaryotic cells. In many organisms, miRNA can post-transcriptional control gene expression and effect almost all of the signaling pathway. It parcitipates in many physiological and pathological processes and plays a important role in regulation of tumor occurrence and development. The study of the relationship between miRNA and tumor is one of the hotspots in recent years, the mechanisms of impact of tumor occurrence and development may provide new ideas for diagnosis and treatment.[Key words] miRNA; Tumor; Gene regulation; Target gene研究发现,人类和其他高级真核生物的基因组中只有一小部分基因编码蛋白质,而超过97%的转录产物是非编码RNA[1]。
microRNA及其应用研究进展
１９ ９ ３年 ， ｅ Ｌ ｅ等 首 先 在 秀 丽 新 小 杆 线 虫 （ ａ ｎｒａｄｔ ｌ ａ ｓ 中发 现 了第一 个可 时序 调 Ｃ ｅ ｏ ｂ ｉｓｅｅ ｎ ） ｈ ｉ ｇ 控 胚胎 后期 发育 的基 因 ｌ 一 ｌ７年 之 后 ， ｅｎ ａｔ ｉ ４ｉ ｎ ｌ ， Ｒ ｉｈ ｒ 等 又 在 同类 线 虫 中发 现 了第 二 个 异 时 性 开 关 基 因
【 键 词 ］ ｍ ｃｏ Ｎ 基 因表 达 ； 关 ｉｒＲ Ａ； 干细 胞 ； 疫 ； 病 免 疾
［ 中图分类号 ］ Ｑ ４ ７
［ 文献标识码 ］ Ａ
［ 文章编号］ １０ — ０ ２２ １）１０ ９ — ６ ０ ９ ０ ０ （０ １ — ０ ８ ０ ０
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MicroRNA靶基因的寻找及鉴定方法研究进展
MicroRNA靶基因的寻找及鉴定方法探究进展miRNA靶基因的寻找是一个复杂而具有挑战性的任务。
目前，已经开发了多种计算机算法和试验方法来猜测和验证miRNA的靶基因。
计算机算法主要基于miRNA与靶基因mRNA序列的互补性原则进行猜测。
最常用的算法包括TargetScan、miRanda和PicTar等。
这些算法通过思量miRNA与靶基因之间的碱基配对状况、保守性、自由能和二级结构等因素，猜测潜在的miRNA靶基因。
虽然这些计算机算法能够高通量地猜测大量的潜在靶基因，但其准确性和可靠性依旧存在一定的局限性。
试验验证是必不行少的，可以通过miRNA靶基因的表达调控以及miRNA与靶基因的结合来验证猜测结果。
例如，常用的试验方法包括荧光素酶报告基因系统、蛋白质表达分析以及miRNA与靶基因mRNA之间的结合试验等。
近年来，随着高通量测序技术的进步，通过系统生物学的方法来鉴定miRNA靶基因也受到了广泛关注。
这些方法主要包括microRNA-mRNA结合体免疫沉淀（RIP）、RNA交叉链接免疫沉淀（CLIP）以及肿瘤相关基因芯片等。
其中，RIP和CLIP 技术通过miRNA结合蛋白的抗体沉淀miRNA靶基因的mRNA，然后通过测序或芯片分析，找到miRNA的靶基因。
肿瘤相关基因芯片可以同时测定上千种miRNA和mRNA的表达水平，通过对肿瘤样本和非肿瘤样本进行比较，筛选出与miRNA调控相关的靶基因。
miRNA靶基因的鉴定工作不仅限于单个miRNA的探究，也可以进行全基因组的分析。
近年来，探究人员发现多种miRNAs靶向同一个基因的现象，这些miRNAs被称为“miRNA网络”。
探究miRNA网络有助于全面了解miRNA参与的调控网络，从而揭示更为复杂的miRNA调控机制。
综上所述，miRNA靶基因的寻找和鉴定方法经历了从计算机算法到试验验证、再到高通量测序和全基因组分析的进步过程。
随着技术的不息进步，我们对miRNA调控的熟识将变得更加深度。
大肠癌相关microRNA研究进展
200 8
年第 3 5 卷 第
16
期
中国 肿瘤临 床
综
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microRNA与冠心病的研究进展
microRNA与冠心病的研究进展微小RNA（microRNA）是一类真核生物内源性小分子单链RNA，通过与靶mRNA特异性结合来调节基因表达，其表达具有组织特异性。
功能学研究发现microRNA参与冠心病的众多病理生理过程。
最近研究发现microRNA不仅在血中以微泡、外核体、调亡小体及蛋白复合物等形式能稳定存在，而且具有样木易于采集、保存期长及检测手段简便等特点，临床应用价值也更明显，己成为冠心病生物标志物研究的热点领域。
现就microRNA在冠心病的发病机制、疾病诊断、治疗及预后判断等方而的关系及其作为生物标志物的应用前景进行综述。
关键词：microRNA；冠心病；研究进展1、microRNA的来源及特性1.1 microRNA的来源在正常人中己经测序出100多种microRNAs。
对于microRNA准确的来源和其病理、生理情况下的生物功能还仍在研究，目前有关microRNA的来源主要有两种观点：来源于组织损伤后的被动释放，如microRNA-208 （micro-208）在心脏组织特异性表达，当心肌组织损伤后可在血清中检测到[1]。
microRNA由细胞主动释放。
成熟的microRNA在细胞内被脂质或脂蛋白包被成外核体或超微小泡后分泌至胞外并进入血液，可经内吞作用进入受体细胞并去包被，释放microRNA发挥生物学功能。
1.2microRNA的特性microRNA能稳定存在于人血浆中，不会被内源性RNA酶降解。
通过高通量测序技术发现，男性、女性microRNA种类相似，且在恶劣环境下（如高温、极低或极高的pH环境、多次冻融等）仍能保持稳定[2]。
microRNA保持稳定性的机制主要有：形成微泡，分泌到中的microRNA被包裹在脂质泡中，形成微泡，从而免受中RNA酶的降解，且微泡表而带有识别靶细胞的特异性受体或配体，可转运microRNA到靶细胞，发挥调节功能。
形成蛋白复合物，microRNA以蛋白复合体的形式存在。
蜜蜂microRNA的研究进展
现其中 81 个 miＲNA 在其他昆虫中有同系物， 表明 它们是真实存在的 miＲNA， 并与同系物具有相似的 功能。这一研究结果为研究蜜蜂发育、 级型分化等 方 面 的 miＲNA 调 控 网 络 提 供 了 基 础。 Shi 等 （ 2012 ） 分别对中华蜜蜂 Apis cerana cerana 与意大利 蜜蜂 Apis mellifera ligustica 蜂王浆中 miＲNA 表达谱 进行检测， 发现两者存在着差异， 由此推测 miＲNA 在蜜蜂级型分化发挥着调控作用 。Guo 等（ 2013 ） 则 运用高通量测序技术 Solexa 检测了意蜂工蜂浆和蜂 王浆中的小 ＲNA 表达谱， 发现工蜂浆中的 miＲNA 表达量是蜂王浆中的 7 ～ 215 倍， 而且在幼虫发育的 4 － 6 ， 第 天 工蜂幼虫食物和蜂王浆中 miＲNA 表达 在给蜂王幼虫饲喂添 量有明显的动态变化。 另外， 结果不仅导致其 加了特异性 miＲNA 的蜂王浆之后， 体内 mＲNA 的表达出现明显的变化， 而且发育而成 的新蜂王的形态特征也有明显的变化， 特别是添加 184 的 蜂 王 浆， 了 miＲ变 化 尤 为 明 显。 Guo 等 （ 2013 ） 的 研 究 进 一 步 证 明 了 哺 育 蜂 分 泌 物 中 的 miＲNA 是蜜蜂级型分化调控机制的重要组成部分 。
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昆虫学报 Acta Entomologica 人们运用各种生物技术在哺 乳动物、 昆虫、 病毒体等生物中发现已鉴定注册的 miＲNAs 共有 24 521 个， 其中在蜜蜂中发现 218 个 （ http： / / www． mirbase． org / ） 。 蜜蜂是重要的社会性经济昆虫， 一直是国际上 特别在社会性结构相关的诸多领 热门的研究对象， 域是研究热点。 充分认识 miＲNA 对蜜蜂各方面的 调控机制， 对于养蜂生产具有重要的指导意义。 例 如， 了解 miＲNA 对蜜蜂免疫系统方面的调控机制， 就能针对性地有效地采取相关措施防治蜂群病虫害 及细菌病毒感染； 了解 miＲNA 对蜜蜂劳动分工行为 的调节机制， 便能更好地掌握蜂群发展的规律 ， 根据 从而达 需要控制蜂群中各种不同分工蜜蜂的数量 ， 而且也可以为人类认 到增加蜂产品的产量的目的， 识动物行为的可塑性提供重要的线索 。随着蜜蜂基 因组 测 序 的 完 成 （ Honey Bee Genome Sequencing Consortium， 2006 ） ， Weaver 等 （ 2007 ） 运用 3 种独立 的计算方法在蜜蜂基因组中确认了 65 个非冗余候 选的 miＲNA， 通过对蜜蜂 miＲNA 转录差异分析发 更有可能是蜜 现 miＲNA 可能参与调节蜜蜂的发育， 蜂级 型 分 化 的 关 键 性 调 控 因 子。 自 此 蜜 蜂 领 域 miＲNA 的研究随之展开。 近年的研究发现 miＲNA 对蜜蜂级型分化、 劳动分工行为、 免疫系统等方面都 可能发挥着重要的调控作用， 本文就其最新的研究 进展进行了综述。
microRNA 在免疫系统中的研究进展
microRNA 在免疫系统中的研究进展摘要: micro RNA (miRNA)是真核细胞中一类内源性长度约18—24个核苷酸的非编码蛋白质的单链小分子RNA , 广泛存在于多细胞生物和病毒体内, miRNA本身不编码蛋白，其主要是通过核酸序列互补配对到特定的靶mRNA 上, 抑制靶mRNA翻译过程或降解靶mRNA , 从而抑制蛋白质的合成，调控基因表达。
据相关报道显示，microRNA广泛参与生物体内多种生理生化的免疫反应过程，其功能失调可能导致肿瘤发生、病毒感染、造血细胞的异常表达及免疫性疾病(RA、SLE)等多种病理现象。
本文主要阐述mirna的相关机制及在免疫系统中的一些研究进展情况。
关键词: micro RNA (miRNA) ; 靶基因; 免疫系统微小RNA (microRNA, miRNA)是一类内源性的长度约22个核苷酸的非编码小分子RNA,能够在转录后水平调节mRNA表达，广泛存在于病毒、线虫、植物、动物体内。
成熟的miRNA 能够通过核酸序列互补识别特定的目标mRNA , 使之降解或抑制其翻译,从而抑制蛋白质的合成, 达到调控基因表达的目的。
miRNA基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中,而且绝大部分定位于基因间隔区,其转录独立于其他基因。
这类小RNA分子表达具有空间和时间上的特异性, 是调控其他功能基因表达的重要分子, 目前已发现在人类800多种miRNA序列中有100多种是由免疫细胞表达，研究证明，miRNAs参与细胞的产生、分化、凋亡、天然免疫和获得性免疫应答反应，与免疫系统疾病密切相关。
1.mirRNA的发现1993 年, Lee 等在秀丽新小杆线虫中发现了第一个可时序调控胚胎后期发育的基因lin-4[1]，1998年美国科学家Andrew Fire和Craig C. Mello发现dsRNA能诱导基因沉默，2000 年, Reinhart 等又在该线虫中发现第二个异时性开关基因let-7[2 ]，。
微小RNA生物学研究进展
微小RNA生物学研究进展微小RNA生物学是分子生物学研究领域中的一个热点，目前取得了许多的研究进展。
微小RNA是一类长度在18-25个核苷酸左右的非编码RNA分子，可以通过靶向蛋白质编码基因、干扰RNA和诱导基因剪接等多种方式发挥作用。
这些微小RNA可以通过调控细胞发育、生命周期和代谢等生物过程，而影响生物体的健康状态。
本文将详细介绍微小RNA的分类、功能及其在各种疾病中的作用。
一、微小RNA的分类微小RNA分为siRNA、miRNA和piRNA这三大类。
其中，siRNA全称small interfering RNA，它由基因水解形成，在RNA干扰（RNA interference）过程中靶向蛋白编码基因；miRNA全称microRNA，是由基因转录而成，在细胞质内调节蛋白编码基因表达；piRNA全称PIWI-interacting RNA，是只在生殖细胞中表达的小RNA分子。
二、微小RNA的功能微小RNA的主要功能是对转录后的mRNA进行稳定性和翻译抑制作用。
siRNA通过靶向序列特异性识别细胞核中异源RNA并去除它们；miRNA参与了基因表达、细胞分化、细胞增殖、凋亡、免疫细胞发育和表观遗传等多种生物过程；piRNA起着维持生殖细胞基因组稳定性的作用。
三、微小RNA与疾病微小RNA在多种疾病的发生和发展中都发挥了重要作用。
如在心血管疾病中，“肥胖型”miRNA可以影响血管新生、血管内皮细胞的损伤和氧化应激反应等过程，从而导致血管狭窄和动脉粥样硬化。
在肝病中，miRNA也起着重要的作用。
研究发现，miRNA可以参与肝脏细胞的增殖、凋亡、纤维化、胆汁酸合成及代谢等生物过程。
在肝细胞癌中，某些miRNA表达上调，而某些则表达下调，不同的miRNA组合呈现出不同的诊断与预后价值。
在神经退行性疾病中，miRNA也发挥了一定的作用。
miRNA在调节突触形成、神经元大小和生成等生物过程中发挥着重要作用。
许多神经退行性疾病都和miRNA异常表达有关，如阿尔茨海默病、帕金森病和脊髓性肌萎缩症等。
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·综述与专论·生物技术通报B I O T EC H N O L O G Y B U L L E T I N2010年第12期Mi c r o R N A 研究进展赵奎 庞全海(山西农业大学动物科技学院,太谷030801) 摘 要: M i c r o R N A (m i R N A )是生物体内源长度约为21-25个核苷酸的非编码小R N A ,通过与靶m R N A 互补配对而在转录水平上对基因的表达进行负调控,导致m R N A 的翻译抑制或降解。
m i R N A 虽然微小,但它在真核生物发育和基因表达中通过与靶m R N A 形成完全或不完全互补配对从而扮演着重要角色。
它们参与动物体发育、细胞增殖与死亡、细胞分化等各种过程。
综述了m i R N A 的发现、生物合成、特征与功能、靶基因的预测等方面的研究进展。
关键词: m i R N A 生物学功能 靶基因预测T h e R e s e a r c hP r o g r e s s o f Mi c r o R N AZ h a o K u i P a n g Q u a n h a i(C o l l e g e o f A n i m a l S c i e n c e a n d V e t e r i n a r y M e d i c i n e ,S h a n x i A g r i c u l t u r e U n i v e r s i t y ,T a i g u 030801) A b s t r a c t : M i c r o R N A (m i R N A )a r e a c l a s s o f e n d o g e n o u s n o n c o d i n g s i n g l e -s t r a n d e d R N Aw i t h a b o u t 21-25n u c l e o t i d e s l e n g t h .M i c r o R N Af u n c t i o n a s s e q u e n c e -s p e c i f i c n e g a t i v e r e g u l a t o r s i np o s t -t r a n s c r i p t i o n a l g e n e s i l e n c i n g b y b a s e p a i r i n gw i t ht a r g e t m R N A s ,w h i c hl e a d s t om R N A c l e a v a g e o r t r a n s l a t i o n a l r e p r e s s i o n .A l t h o u g h t h e y a r e t i n y ,i n e u k a r y o t e s ,m i c r o R N Ap l a y i m p o r t a n t r o l e s i n g e n e e x p r e s s i o nr e g u l a t i o n ,t y p i c a l l y b yf o r m i n gp e r f e c t o r i m p e r f e c t d u p l e x e s w i t ht a r g e t m e s s e n g e r R N A s .T h e s em i R N Aa r ei n v o l v e di n p h y s i c a l d e v e l o p m e n t ,d e a t hp r o l i f e r a t i o n ,a n d d i f f e r e n t i a t i o n o f c e l l .T h i s r e v i e wt r i e s t o h a v ea b r i e f i n t r o d u c t i o no nt h e p r o g r e s s e s o f m i R N As t u d y ,s u c ha s t h e d i s c o v e r y ,b i o g e n e s i s ,f e a t u r e a n df u n c t i o n s ,a n dg e n e p r e d i c t i o n .K e y w o r d s : m i R N A B i o l o g i c a l f u n c t i o n G e n e p r e d i c t i o n 收稿日期:2010-06-07基金项目:国家自然科学基金项目(30972223),山西农业大学基金项目(412528,614114)作者简介:赵奎,男,硕士研究生,研究方向:动物临床疾病的细胞及分子生物学研究;E -m a i l :z h a o k u i h a p p y @163.c o m 通讯作者:庞全海,教授,博士生导师,E -m a i l :p a n g q u a n h a i @126.c o mM i c r o R N A (m i R N A )是一类大小约21-25个核苷酸(n t )的R N A 分子,一般来源于染色体的非编码区域,由大约70n t 大小的可形成发夹结构的前体加工而来,其作用是在转录水平上对基因表达产生抑制性作用[1]。
作为21世纪生命科学研究重大发现之一,越来越多的资料显示,m i R N A 在动物的基因表达调控、细胞分化等过程中起着重要的作用。
1 m i R N A 的发现和命名1993年,L e e 等[2]在秀丽隐杆线虫中利用定位克隆法克隆了第1个能阶段性调控胚胎后期发育的基因l i n -4,该基因不编码蛋白质,但是编码长度约22n t 的m i R N A 。
L i n -4的发现及其翻译抑制作用提示,在生长发育过程中存在着一种新的基因调节机制。
L i n -4是在生物生长发育过程中起重要作用的l i n -14和l i n -28的负性调节因子。
2000年,R e i n h a r t 等[3]又在线虫中找到了第2个调控时序性发育的基因l e t -7,其转录物也被加工成大小为21个核苷酸的m i R N A ,也是一个负调节因子。
人们逐渐认识到m i R N A 是一类进化保守,在生物进化和疾病发展过程中起着调控作用的重要分子,通过抑制靶基因的表达产生基因沉默效应[4-6]。
此后,人们逐渐在人类、果蝇、小鼠等多种生物中开展了m i R N A s 的研究,结果发现了数以百计的m i R N A s 。
到2009年3月,m i R B a s e 数据库已更新到13.0版本,共发布9539种m i R N A 。
英国的S a n g e r 中心专门成立了m i R N A 的数据库(h t t p ://w w w .s a n g e r .a c .u k /S o f t w a r e /R f a m /m i r -生物技术通报B i o t e c h n o l o g y B u l l e t i n2010年第12期n a),以对发现的m i R N A进行统一的归类和编号。
所有m i R N A以“m i R”作为前缀,在其后加上唯一的标示性识别号码,如m i R-2、m i R-89等,而编码m i R-N A的基因也用同样的三字母前缀,但应当注意的是,根据生物体惯用的不同,有的生物体中需要大写,用连字符。
如在线虫和果蝇体内为m i R-1,而在拟南芥中,应为M I R156。
识别码是按顺序给出,不同的生物体,同样的m i R N A有相同的识别码,非常相近的同源物也可以有相同的识别码,如果蝇体内的m i R-1和线虫及人类的m i R-1。
同一物种中相同或非常相近的m i R N A序列可以有相同的识别码,用字母或数字后缀区别,如果蝇的m i R-13a和m i R-13b,指序列有轻微差异的转录本;而m i R-6-1和m i R-6-2则为相同的转录本[7]。
2 m i R N A的生物合成过程研究发现,动物细胞内的m i R N A都是一组非编码蛋白质的短序列R N A[8],具有较高的保守性[9]。
m i R N A是由R N A聚合酶I I在基因组的不同区域转录形成较长的p r e-m i R N A,通常有几百至上千个核苷酸,含有帽子和p o l y A尾巴结构,二级结构呈特殊的发夹形茎环,然后加工而成[10]。
经过核酸内切酶Ⅲ-D r o s h a及其辅助因子D G C R8的识别和作用,p r i-m i R-N A去除帽子和尾巴结构,形成了60-75n t的m i R-N A前体(p r e-m i R N A)。
p r e-m i R N A的5′带有磷酸基团,3′有2n t的突出。
p r e-m i R N A被核内转运蛋白e x-p o r t i n-5转运出细胞核进入细胞质。
第二个核酸内切酶Ⅲ-D i c e r和T R B P[T a r(H I V-1)R N A b i n d i n gp r o-t e i n]复合物对p r e-m i R N A进行切割形成短小的m i R-N A双链体,然后双链体降解成为单链的成熟m i R-N A[11],成熟的m i R N A通过与一种类似R I S C(R N A-i n d u c e d s i l e n c i n g c o m p l e x)的核糖核蛋白结合形成m i R N P,识别靶基因从而发挥生物功能[12](图1)。
3 m i R N A的特征与功能3.1 m i R N A的特征m i R N A有几个明显的特征:(1)广泛存在于真核生物中,是一组不编码蛋白质的短序列R N A,它本身不具有开放阅读框架(0R F)及蛋白质编码基因的特点,而是由不同于m R N A的独立转录单位表达的;(2)通常的长度为21-25n t,但在3′端可以有1-2个碱基的长度变化;(3)成熟的m i R N A是由D i c e r酶从折叠的发夹状转录前体的一条臂上切割得来;(4)m i R N A定位于能潜在编码其前体发夹结构的蛋白质非编码区域;(5)成熟m i R N A的序列和预测的发夹结构在不同物种间具有高度的进化保守性,在线虫中所发现的m i R N A85%都可以在C.b r i g g s a e基因组中找到同源序列,同样,拟南芥中也有m i R N A与水稻中的m i R N A找到了完全一样的序列,在拟南芥、水稻和烟草中也发现m i R-171相似序列[14];(6)表达具有严格的时空性和组织特异性,试验证明,m i R-3-m i R-7基因只在果蝇早期胚胎形成时表达,而m i R-l、m i R-8和m i R-12的含量在果蝇幼虫阶段急剧上升并在成虫期维持在较高水平,与此同时,m i R-9和m i R-1l的含量却急剧减少。