miRNA介导的DNA甲基化研究进展

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1、miRNA介导的DNA甲基化研究进展摘要：microRNAs（miRNAs）是一种小的，转录后调控因子[1,2,3]。由高等真核生物基因组编码，miRNA通过和靶基因mRNA碱基配对引导沉默复合体（RISC）降解mRNA或阻碍其翻译。miRNAs在物种进化中相当保守，在植物、动物和真菌中发现的miRNAs只在特定的组织和发育阶段表达，miRNA组织特异性和时序性，决定组织和细胞的功能特异性，表明miRNA在细胞生长和发育过程的调节过程中起多种作用。1.miRNA原理miRNA基因通常是在核内由RNA聚合酶II(polII)转录的[4,5,6,7]，最初产

2、物为大的具有帽子结构(7MGpppG)和多聚腺苷酸尾巴(AAAAA)的pri-miRNA。pri-miRNA在核酸酶Drosha和其辅助因子Pasha的作用下被处理成70个核苷酸组成的pre-miRNA。RAN–GTP和exportin5将pre-miRNA输送到细胞质中。随后，另一个核酸酶Dicer将其剪切产生约为22个核苷酸长度的miRNA:miRNA双链。这种双链很快被引导进入沉默复合体(RISC)复合体中，其中一条成熟的单链miRNA保留在这一复合体中。成熟的miRNA结合到与其互补的mRNA的位点通过碱基配对调控基因表达。与靶mRNA不完全互补

3、的miRNA在蛋白质翻译水平上抑制其表达（哺乳动物中比较普遍）。然而，最近也有证据表明，这些miRNA也有可能影响mRNA的稳定性。使用这种机制的miRNA结合位点通常在mRNA的3’端非翻译区。如果miRNA与靶位点完全互补（或者几乎完全互补），那么这些miRNA的结合往往引起靶mRNA的降解(在植物中比较常见)。通过这种机制作用的miRNAs的结合位点通常都在mRNA的编码区或开放阅读框中。每个miRNA可以有多个靶基因，而几个miRNAs也可以调节同一个基因。这种复杂的调节网络既可以通过一个miRNA来调控多个基因的表达，也可以通过几个miRNAs

4、的组合来精细调控某个基因的表达。随着miRNA调控基因表达的研究的逐步深入，将帮助我们理解高等真核生物的基因组的复杂性和复杂的基因表达调控网络。目前只有一小部分miRNAs生物学功能得到阐明。由于miRNA的大量存在和深远潜力，miRNA发挥着多种多样的生理功能，从细胞分化，增殖，凋亡[8]，对内分泌系统[9,10]，造血[11]，脂肪代谢[12]，形态建成[13]。MiRNA显示出基因表达的组织特异性[14]，反映了细胞表型的多样性，因此在组织分化和维持中也发挥重要作用[15,16]。2.miRNA特点：广泛存在于真核生物中，是一组不编码蛋白质的短序列

5、RNA，它本身不具有开放阅读框架(ORF)；通常的长度为20~24nt，但在3′端可以有1~2个碱基的长度变化；成熟的miRNA5′端有一磷酸基团,3′端为羟基,，这一特点使它与大多数寡核苷酸和功能RNA的降解片段区别开来；多数miRNA还具有高度保守性、时序性和组织特异性。3.miRNA与DNA甲基化：目前，研究的最为广泛的是siRNA介导的DNA甲基化，关于miRNA介导的DNA甲基化研究才刚刚起步。在表观遗传学研究中，小分子RNAs（ShortinterferingRNAs，siRNAs）可以引导DNA甲基化，以及异染色质组蛋白修饰，导致序列特异性

6、转录基因沉默。这一路径称为RNA介导的DNA甲基化路径（RNA-directedDNAmethylation，简称RdDM）。朱健康及其实验室的研究人员鉴定了一个RdDM的效应器（RdDMeffector），KTF1。KTF1发生功能性丧失的突变会导致DNA甲基化程度变小，并释放出沉默RdDM转座子的siRNA，促进沉默RdDM路径。KTF1与转录延伸因子（transcriptionelongationfactor）SPT5相似，其C端富含GWWG重复序列。KTF1与ARGONAUTE4（AGO4）一起定位在核心位置，并与AGO4和RNA转录因子结合。研

7、究结果表明，KTF1是一个衔接蛋白，它同时链接AGO4和PolV产生的转录因子网路，AGO4结合到siRNA，以上的分子结合在一起形成RdDM效应复合物。这种复合效应器的特征是具有双重的结合作用，同时结合AGO4和转录因子[17]。miRNA与siRNA相似，它们是调控基因转录后调节的重要因子。siRNA的沉默基因的机制十分清晰，然而，microRNA的转录后调控机制却不十分清晰。2010年第一期CELL刊登了最新的miRNA研究进展，是关于microRNA对基因表达的转录调控研究。两位Feiburg大学教授带领的科研小组以小立碗藓（MossPhysco

8、mitrellapatens）植物为模型，研究DICER-LIKE1基因对mic