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1、microRNA在表达调控中的作用及其应用施保华同济大学医学院研修班09外科学摘要 微小ＲＮＡ（ｍｉｃｒｏＲＮＡ，ｍｉＲＮＡ）是一类长度为二十几个核苷酸的内源性非编码调控ＲＮＡ，通过序列特异性翻译抑制或ｍＲＮＡ裂解来调控基因表达，参与细胞发育、增殖、分化、凋亡等一系列重要生物学进程。近期的研究发现，ｍｉＲＮＡ具有癌基因和抑癌基因的作用，在肿瘤的发生和发展中起着重要的作用。已发现若干ｍｉＲＮＡ直接参与肝细胞癌的发生和发展，ｍｉＲＮＡ表达谱与肝细胞癌的诊断、分期、进展和预后等相关。作为一类新的分子靶标，ｍｉＲＮＡ应用于肝细胞癌的诊断和生物治疗具有广阔的
2、前景。关键词 ｍｉｃｒｏＲＮＡ 肝细胞癌 诊断 生物治疗miRNA是近年来发现于真核细胞中的一类长21~22个核苷酸的内源性非编码小分子RNA,可通过与靶mRNA的3′UTRs近乎完全互补结合在转录后水平使其降解,或者与之不完。研究者认为,尽管大多数miRNA的功能尚属未知,但它们很可能代表了一类新发现的基因表达调控方式全互补结合在翻译水平抑制蛋白合成,从而在基因表达中发挥重要的调节作用[1]。1miRNA的产生及基本调控机制核基因组中的miRNA基因首先在RNA聚合酶Ⅱ的作用下转录出具有茎－环结构的初级miRNA(pri-miRNA),后者被RN
3、A聚合酶Ⅲ-Drosha-DGCR8复合体切割,形成仍保留茎－环结构的前体miRNA,之后,转运蛋白Exportin-5将识别其突出于3′端的标志并与之结合,并依赖Ran-GTP将其转运至细胞质。在胞质中,一种叫Dicer的核酶将在TRBP和AGO2的协助下识别前体miRNA双链的5′末端磷酸及3′末端突出,在RNA聚合酶Ⅲ的参与下,于茎干的两个螺旋转弯处切割复式结构的两条链,形成miRNA:miRNA*复式结构。后者在解旋酶的作用下,最终形成成熟的单链miRNA(多数为miRNA,miRNA*通常被降解),进入核蛋白复合体并参与形成RNA诱导的沉
4、默复合体（miRISC),从而发挥生物学作用。miRNA对靶基因的调控主要通过与其mRNA的3′UTRs碱基互补配对来实现,具体的方式将取决于匹配的程度:近乎完全互补配对时则进行切割,反之则仅为翻译表达的抑制。目前尚未在真核细胞中发现具有表达上调能力的miRNA。植物miRNA与靶基因匹配程度较高,因此多数为切割方式,而动物miRNA与靶序列的匹配程度较差,因此多数属于翻译抑制[2]。在生物体内,miRNA的特异性并不是很强,往往是一个miRNA作用于多个靶基因[4],John等[5]分析了218条miRNA与2000条人类基因后认为,仅占人类基因
5、1%的miRNA基因可能调控30%以上其他基因的表达。亦有研究者认为,也可能存在多个miRNA调控一个靶基因的情况[6]。总之,miRNA的调控作用可能属于一种复杂网络,并且其本身也受到其他因素的调控。2miRNA与肿瘤发生随着研究的不断深入,越来越多的证据表明,在多种癌症中存在miRNA的突变或表达异常,其在肿瘤发生中的角色正日益受到关注。迄今为止,研究者已发现在慢性淋巴细胞性白血病中存在miR-15和miR-16的缺失[7];在直肠癌中存在miR-143和miR-145的表达下调[8];在非小细胞肺癌中则存在let-7的表达下调(预后差于未出现
6、下调者)等[9,10]。根据miRNA表达在癌症中的变化及其基因组位置常常涉及癌症相关区域或基因脆性位点[11],有研究者认为,miRNA实际上可作为癌基因或者肿瘤抑制基因而发挥作用[12]。例如,定位于染色体13q31区的miR-17-5p(或称miR-91),在儿童期淋巴瘤中存在过度表达[13]。此外,在包括乳腺癌在内的多种癌症中亦存在miR-17-5p基因所在区域的杂合性丢失[14]。miRNA还可能通过调控肿瘤抑制基因及/或癌基因参与肿瘤发生:其过度表达时,将抑制肿瘤抑制基因的表达;表达不足或缺失时,则不能有效抑制癌基因的活动。Kumar等
7、[15]最近发现,全面抑制miRNA成熟可促使细胞转化和肿瘤发生。表达以miRNA加工装置的3种组分为靶的短发夹RNA(shRNAs)的癌细胞表现为稳定状态miRNA水平的显著降低和更为明显的转化表型。在动物中,miRNA加工受损的细胞会加速形成肿瘤,并且比对照更具侵袭性,提示miRNA的整体丢失将促进肿瘤发生。此外,在一个K-Ras诱导的小鼠肺癌模型中,条件性删除Dicer1将促进肿瘤发生。miRNA成熟的异常亦可表现为miRNA前体水平的变化。例如,在儿童Burkitt淋巴瘤中存在miR-155前体表达的增强[16];Guimaraes-Ste
8、rnberg等[17]则证实,毒胡萝卜素诱导的细胞内Ca2+释放可抑制Meg-01幼巨核细胞(promegakaryoti
