miRNA的生物学特性和功能

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导读：上海交通大学学报(医学版) Vol.27No.5May2007 JournalofShanghaiJiaotongUniversity(MedicalScience) 621 文章编号: 0258-5898(2007)05-0621-03 综述 miRNA的生物学特性和功能俞焙秦综述刘炳亚审校 (上海交通大学医学院瑞金医院外科上海市消化外科研究

上海交通大学学报(医学版)

Vol.27No.5May2007

JournalofShanghaiJiaotongUniversity(MedicalScience)

621

文章编号:　0258-5898(2007)05-0621-03

综　述

miRNA的生物学特性和功能

俞焙秦　综述　刘炳亚　审校

(上海交通大学医学院瑞金医院外科　上海市消化外科研究所,上海　200025)

摘　要:近年来,在小分子RNA中发现了一类与基因表达调节密切相关的分子—微RNA(miRNA)。miRNA是一类真核生物内源性小分子单链RNA,长度通常为21～22个核苷酸,能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而对基因进行转录后表达的调控。miRNA具有控制基因表达及细胞分化、增殖和凋亡等多种功能,可能对基因功能研究、人类疾病防治及生物进化探索有重要意义。该文对miRNA的生物学特性及功能进行综述。关键词:miRNA;　生物学特性;　肿瘤;　基因;　转录中图分类号:Q522　　　　文献标志码:A

BiologicalcharacterandfunctionofmiRNA

YUBei2qinreviewer　LIUBing2yareviser

(DepartmentofSurgery,ShanghaiInstituteofDigestiveedicine,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai　200025,China)

Abstract:　Recently,ahavebeenidentifiedinsmallRNA,calledmicroRNA(miRNA).miRNAis2of-22ntineukaryoticorganisms,whichcanregulatethecomplementarymRNAatthepost2transcriptionalcleavageortranslationofthemRNAtargets.miRNAisrelevanttogeneexpression,celldifferentiation,proliferationandapoptosis,whichmayplayanimportantroleintheresearchofgenefunction,diseasepreventionandtreatmentandbio2logicalevolution.ThisarticlereviewsthebiologicalcharacterandfunctionofmiRNA.Keywords:　miRNA;　biologicalcharacter;　tumor;　gene;　transcription

　　小RNA分子是非编码的RNA分子(noncodingRNA,ncRNA),其控制着真核细胞的许多功能,影响基因表达、细胞周期和个体发育等多种行为。小RNA主要包括微RNA(microRNA,miRNA)和小干扰

[2]

RNA(shortinterferingRNA,siRNA)两类,其中

[1]

要作用,可能对基因功能研究、人类疾病防治及生物进化探索具有重要意义。本文对miRNA的生物学特性及功能作一综述。1　miRNA的生成

miRNA成为继siRNA之后新的研究热点之一。miRNA是一类长度很短的非编码调控单链小分子RNA,长度约21～22个核苷酸(少数小于20个核苷

在细胞核内编码miRNA的基因转录成初始miRNA(pri2miRNA)。pri2miRNA在一种Drosha

RNase的作用下,剪切为约70个核苷酸,具有茎环结

酸),能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而对基因进行转

构的pre2miRNA。pre2miRNA在Ran2GTP依赖的核质/细胞质转运蛋白Exportin5的作用下,从核内运输到胞质中。在Dicer酶(双链RNA专一的RNA内切酶)的作用下,pre2miRNA被剪切成21～22个核苷酸的双链miRNA

[5-6]

录后表达的调控

。miRNA由一段具有发夹环结构

的长度为70～80个核苷酸的miRNA前体(pre2miRNA)剪切后生成。它通过与其目标mRNA分子的3π端非编码区域(3π2untranslatedregion,3πUTR)互补导致该mRNA分子的翻译受到抑制

[4]

[3]

。Dicer酶是一种多结构域的

[7]

RNaseⅢ蛋白,具有2个纵列的RNaseⅢ结构域、1个

。miRNA

ATP结合基序以及1个dsRNA结合域

。首先,成

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,并不翻译成蛋白质,而是具有调节其他基因表达的活性,在生物发育过程中发挥着重

熟miRNA与其互补序列结合成双螺旋结构;随后双螺旋解旋,其中一条结合到RNA诱导的基因沉默复

合物(RNA2inducedsilencingcomplex,RISC)中,形成非对称RISC。该复合物会结合到目标靶mRNA上。

作者简介:俞焙秦(1982-),女,浙江余姚人,实习研究员,学士;电子信箱:yubeiqin@。通讯作者:刘炳亚,电子信箱:Liubyrj@。

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在大多数情况下(例如在动物中),复合物中的单链miRNA与靶mRNA的3πUTR不完全互补配对,从而

miRNA途径可能是使干细胞对外界信号不敏感而导

致细胞周期停止在G1/S过渡期的其中一个机制

[11-12]

阻断该基因的翻译过程。2　miRNA的特点

miRNA广泛存在于真核生物中,与其他寡核苷

。miRNA序列、结构、丰度和表达方式的多

样性,使其可能作为mRNA编码蛋白质的调节因子,对基因表达、细胞周期调控乃至个体发育产生重要影响。总之,miRNA可能在基因表达调控领域中起着非常重要的作用。

此外,miRNA与人类癌症的发生、发展有密切关系。科研人员将miR215和miR216基因定位于淋巴细胞染色体的13q14.3位置上,在慢性淋巴细胞白血病患者中发现这两个基因的表达有缺失或下调现象存在

[13-14]

酸相比,主要有三点不同:①没有开放阅读框架及蛋白质编码基因的特点,而是由不同于mRNA的独立转录单位表达的;②通常的长度约为22个核苷酸,但在3π端可以有几个碱基的长度变化;③成熟的miRNA3π端有一磷酸基团,3π端为羟基,且具有独特

的序列特征,其5π端第一个碱基对U有强烈的倾向性,而对G却有抗性,但第2～4个碱基缺乏U,一般来讲,除第4个碱基外,其他位置碱基通常都缺乏C。3　miRNA的作用机制

miRNA。而且编码精酰-tRNA合成酶

(RARS)miR216,其靶miR215和miR216

;、直肠肿瘤形成,i2mi;B细胞性白血病

t(8;17)导致了miR2142前体和短MYC基因的融合;miR226a和miR299a在肺癌细胞系中低量表达;在恶性淋巴瘤中,包括miR217292多顺反子的DNA区域是13q31232扩增的靶基因;在Burkitt淋巴瘤中,miR2155过度表达;在人类肺癌中,let27miRNA低量表达

[13]

(可以是分开的两个RNA,也可以

是一个RNA分子回折,自身互补形成分子内双链)在双链RNA特异性核酸内切酶Dicer作用下,形成具有特定结构特征(双螺旋)和一定长度(21～22个核苷酸)的小RNA。一般的前体RNA经加工后是对称的,产生21～25个核苷酸的双链RNA,即siRNA。而另一部分前体RNA加工后,双链RNA只有一条链稳定而形成单链,即miRNA;所形成的miRNA在miRNP/RISC作用下,可以与成熟mRNA上任意与之

。总之,在一些人类恶性肿

瘤中,包括慢性淋巴细胞白血病、儿童Burkitt淋巴瘤、胃癌、肺癌和大细胞性淋巴瘤等,miRNA基因表

[15]

达有所改变。在对因缺失运动神经元生存(sur2vivalofmotorneuron,SMN)基因而引起杜-阿二氏

肌萎缩(spinalmuscularatrophy,SMA)的病理研究中发现,组成SMN复合体的两个蛋白质(Germin3和Germin4)也出现在miRNA蛋白复合体中。Stark

互补的序列相结合,从而抑制基因转录和(或)使mRNA降解而抑制基因表达。miRNA只与它们靶基

等

因3π端非翻译区的特殊位点结合抑制其翻译过程,从而调控基因表达4　miRNA的功能

[8-9]

研究表明,miRNA可以调节肿瘤形成,而且暗示其中的某些簇(如mir217292)可能是潜在的人类原癌基因。这些发现可能会给药物设计和针对性治疗提供一个新的平台。5　miRNA的研究手段

[16]

。