成肌因子介导microrna表达的力学信号调控

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1、南方医科大学2011级硕士学位论文成肌因子介导microRNA表达的力学信号调控一o11‘11‘■’Studyonmechanicalsignalsregulationinmyogenlcfactor-mediatedmicroRNAexpression课题来源：国家自然科学基金(31100700)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院张马辉邱小忠教授人体解剖与组织胚胎学学术型硕士基础医学院2014年3月20日广州硕士学位论文IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlY2618498

2、成肌因子介导microRNA表达的力学信号调控硕士研究生：张马辉指导教师：邱小忠教授摘要研究背景：MicroRNA是一类高度保守的小分子的非编码RNAs，通过与靶基因mRNA分子3’末端非翻译区域特异性结合，负性调控转录后的基因表达。已证实miRNA广泛存在于各种真核细胞中，参与生命过程的一系列过程，包括细胞生长发育，细胞增殖、分化，细胞凋亡等。其中miR-1，miR-133和miR-206被证实主要作用在肌原细胞或成肌细胞增殖、分化为成熟肌管的过程中。骨骼肌是人体最大的组织，它的收缩和舒张活动

3、是人体各种运动的基础。各种外界刺激可能引起骨骼肌细胞细微损伤、凋亡以及坏死等，与此同时骨骼肌也可不断地进行修复和再生。骨骼肌的再生修复过程主要是由外部力学因素和内部细胞因素两者共同协调完成的一个非常复杂且呈多阶段的过程。然而骨骼肌自身修复的能力有限，严重的骨骼肌损伤恢复不佳会极大的影响人们的运动能力和生活质量，并且随着骨骼肌损伤的发病率越来越高，有关骨骼肌损伤后修复、再生和重建的细胞、分子以及力学水平的机制研究日益受到研究者们的重视，一种结合细胞分子水平和力学刺激治疗骨骼肌损伤的新方法殛待被发现

4、。1993年，LeeRC等在秀丽新小杆线虫c．elegans中意外地发现了一种定时调控胚胎后期发育的miRNA．1in4，它是一种非编码RNA，长度为22nt。2000年，miRNA．1et7的发现掀起了寻找miRNA的热潮。近几年，随着生物信息学的发展，分子克隆技术的改进和模式物种cDNA文库的建立，相继又在线虫、中文摘要果蝇、Hela细胞等许多真核模式生物和细胞中找到了数百种相似的小分子RNA，并将其称为miRNA(micmRNA)。MicroRNA是小分子的进化上高度保守的非编码RNAs，

5、其由RNA聚合酶II转录作为编码一个或多个miRNAs的长前体miRNAs。大部分miRNA作为独立的转录本被转录，但大约有1／3嵌在蛋白编码基因的内含子中，被前信使RNAs剪接。Pri．miRNAs在胞核中经蛋白质Drosha和DGCR8剪切，产生一个60～70bp的具有发夹样结构的RNA，称为前体miRNA(precursormiRNA，pre-miRNA)，Exprotin-5将其由胞核运至胞质，在胞质中Dicer酶将其剪切成为21-25bp的双链RNA。这个双链RNA由Dicer酶上释放

6、，在解螺旋酶作用下分离，其中一条单链与RNA诱导沉默复合体(RNA-inducedsilencingcomplex，msc)结合，与目标mRNAs互补，发挥miRNA功能，另一条立即被降解。miRNAs通过与靶mRNA3qJTRs序列特异性互补，调节基因表达，导致翻译抑制或使mRNA失去稳定性。对靶mRNA结合特异性互补的主要决定因素是由miRNA5’末端Watson．Crick2．8个碱基配对核苷酸决定，称为“种子序列”。然而，这个区域外的核苷酸作为mRNA3'UTR序列环绕区域的二级结构，同

7、样影响mRNA抑制，且其miRNA的靶向定位与开放读框有关。microRNA与其靶基因的互补程度决定其作用模式：l、microRNA与靶mRNA完全互补结合，切割靶mRNA。2、microRNA与靶mRNA不完全互补结合，抑制靶蛋白翻译而不影响mRNA稳定性。3、同时具有以上两种作用模式。肌组织特异表达的三种miRs：即miR-1，miR-133和miR-206，它们被证实主要作用在肌原细胞或成肌细胞增殖、分化为成熟肌管的过程中。体外组织培养细胞可模拟体内肌肉增殖分化过程。使用C2C12细胞模型

8、系统，过表达和敲除实验已应用于研究肌肉miRNA的功能。在C2C12成肌细胞中过表达的miR-1和miR．206可促进细胞分化，而过表达的miR-133可促进细胞增殖，抑制其分化。相反，抑制内源性的miR-l／206和miR．133，可导致对成肌细胞增殖、分化相反的影响。miR．1和miR-133源于相同的miRNA多顺反子，并一起转录，但Ⅱ硕士学位论文miR-1和miR-133具有相反的作用。进一步研究证明miRNA可能在细胞增殖和分化的平衡中起着重要作用，miR-1和miR-133在小鼠骨骼