microRNA在各種疾病中發(fā)揮的作用

1、microRNA在各種疾病中發(fā)揮的作用微生物與生化藥學(xué)金靖S0930580摘要MicroRNA(miRNA)是一類可負(fù)性調(diào)控基因表達(dá)的長(zhǎng)度約為22個(gè)堿基左右非蛋白編碼的RNA家族，主要功能是調(diào)節(jié)生物體內(nèi)與機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育、疾病發(fā)生發(fā)展過程有關(guān)的基因的表達(dá)調(diào)控。miRNA在腫瘤、心血管疾病、糖尿病、阿爾茨海默病、帕金森病和艾滋病等多種疾病中都起著重要作用。本文將對(duì)miRNA與人類疾病的關(guān)系作一綜述。關(guān)鍵詞microRNA疾病TheroleofthemicroRNAinavarietyofdiseasesAbstractMicroRNAs(miRNAs)areshortnon-codingRNAsi

2、nvolvedinnegativeregulationofgeneexpression.Theirmajorfunctionistheregulationtothegeneexpressionofgrowth、developmentanddiseases.miRNAplaysanimportantroleincancer、cardiovasculardiseases、diabetesAlzheimersdiseaseParkinsonsdiseaseAIDSandsoon.ThisreviewsummarizestherelationbetweenmicroRNAanddiseases.Key

3、wordsmicroRNAdiseasesMicroRNA(miRNA)是一類可負(fù)性調(diào)控基因表達(dá)的長(zhǎng)約22nt的非編碼的單鏈RNA分子，廣泛存在于從植物、線蟲到人類的細(xì)胞中，其通過堿基配對(duì)的方式結(jié)合到靶mRNA,從而抑制其翻譯，但不影響其轉(zhuǎn)錄。最早發(fā)現(xiàn)miRNA是在1993年，Lee等研究人員在秀麗新小桿線蟲(C.elegans)中發(fā)現(xiàn)了控制著線蟲時(shí)序性發(fā)育的lin-4。2000年，Reinhart等發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)功能的小分子RNA：let-7o隨后的幾年時(shí)間里，許多研究人員相繼發(fā)現(xiàn)了這類RNA目前，在各物種中共發(fā)現(xiàn)4,449個(gè)miRNA,其中在人類中發(fā)現(xiàn)并已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)的有47

4、4個(gè)。這些miRNA的功能主要是調(diào)節(jié)生物體內(nèi)與機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育、疾病發(fā)生過程有關(guān)的基因的表達(dá)，對(duì)miRNA的深入研究，勢(shì)必有利于我們對(duì)生物體生理、病理機(jī)制的理解，并為疾病的診斷和治療提供理論基礎(chǔ)和新思路。1miRNA的發(fā)現(xiàn)1993年Lee等在對(duì)秀麗新小桿線蟲(C.elegans世行突變體的遺傳分析中意外發(fā)現(xiàn)一種控制細(xì)胞發(fā)育時(shí)序的長(zhǎng)度約為22nt的小分子非編碼單鏈RNA-lin-4;2000年Reinhart等在線蟲中發(fā)現(xiàn)了另一種重要的具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)作用的miRNA-let-7。lin-4和let-7即是首先被確認(rèn)的miRNA,它們通過部分序列結(jié)合到目的miRNA靶的3UTR,以一種未知方式誘發(fā)蛋

5、白質(zhì)翻譯抑制，通過調(diào)控一組關(guān)鍵mRNA的翻譯調(diào)控線蟲發(fā)育過程。隨后對(duì)miRNA的研究不斷增加,多個(gè)研究小組在包括人類、果蠅、植物等多種生物物種中鑒別出數(shù)百個(gè)miRNA,預(yù)計(jì)大約有1000種人類miRNA參與近三分之一人類蛋白編碼基因的調(diào)控。21.1定位克隆目前，已知的miRNA基因多是通過定位克隆的方法發(fā)現(xiàn)的。定位克隆miRNA分子的簡(jiǎn)要步驟：細(xì)胞裂解，獲得總RNA;變性膠分離并純化1925nt的小RNA;小RNA分子通過分離、純化與3和5寡聚核甘酸接頭連接；進(jìn)行RT-PCR獲得cDNA;cDNA連接載體，構(gòu)建cDNA文庫(kù)；篩選克隆進(jìn)行測(cè)序，獲得miRNA序列。該方法常受其他小分子(如siRN

6、A)miRNA基因(具有較大的序列同源性以及前體的莖環(huán)結(jié)構(gòu))在以某些miRNA基因保守結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序，miRNA基因的方法。該方法根據(jù)比較基因組學(xué)原理并結(jié)合生物信息軟件，以序列為基本框架在不同種屬間進(jìn)行序列比對(duì)，找尋可能的miRNA基因。根據(jù)同源性的高低再進(jìn)行RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，將符合條件的候選miRNA基因與已經(jīng)通過試的影響，易產(chǎn)生假陽(yáng)性。31.2生物信息學(xué)方法生物信息學(xué)方法是依據(jù)成熟的種屬間具有高度的保守性特點(diǎn),掃描基因組序列以鑒定潛在的驗(yàn)鑒定的miRNA分子進(jìn)行比較分析，最終確定該物種miRNA的分布及數(shù)量。XieX等人在人、小鼠、大鼠和狗的基因組比對(duì)分析中指出，3-UT

7、R存在大量的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域，且近一半的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域與miRNA有關(guān)。其中miRNA5端的28個(gè)核甘酸為“種子區(qū)”，其對(duì)于miRNA與3-UTR的配對(duì)非常重要。miRNA的“種子區(qū)”能很好地與靶序列配對(duì)，靶序列在不同物種中通常十分保守，“種子區(qū)”在同源的miRNA中很保守。因此，可用“種子區(qū)”序列預(yù)測(cè)未知的miRNA基因。目前，國(guó)際上計(jì)算機(jī)分析工具已被廣泛地應(yīng)用于許多物種候選基因的篩選。它們鑒別出的基因中有相當(dāng)一部分都在試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，這一方法由于靈敏度高，也已被應(yīng)用于人類miRNA基因的尋找。生物信息學(xué)與生物芯片及定位克隆技術(shù)相結(jié)合也可預(yù)測(cè)miRNA基因，BentwichI等通過計(jì)算機(jī)在整個(gè)人類基因

8、組中篩選出一些可折疊為發(fā)夾結(jié)構(gòu)的序列，從40多萬(wàn)個(gè)潛在的miRNA中挑選了首批5300個(gè)“代表”，借助高通量生物芯片在胎盤、睪丸、胸腺、前列腺和腦組織中進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)其中有886個(gè)表達(dá)，通過選擇其中359個(gè)進(jìn)行克隆與測(cè)序，研究者們鑒別出89種新的miRNA,從這些結(jié)果中推斷人類基因組中至少有800個(gè)miRNA。32miRNA的特征和作用機(jī)制2.1 miRNA的特征研究表明，miRNA有以下幾個(gè)明顯特征：miRNA是一種長(zhǎng)度為1925nt的單鏈小分子，廣泛存在于真核生物中，是一組非編碼短序列RNA,其本身不具有開放閱讀框架(ORF),但在3端可以有12個(gè)堿基的長(zhǎng)度變化，對(duì)miRNA的具體長(zhǎng)度范圍

9、尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在擬南芥和煙草中發(fā)現(xiàn)的26ntRNA,在四膜蟲(Tetrahymenas)中發(fā)現(xiàn)的能使大部分DNA失活的28ntRNA也被歸于其中；其前體具有發(fā)夾或折疊的二級(jí)結(jié)構(gòu)，不含有大的內(nèi)部環(huán)狀結(jié)構(gòu)和突起，且成熟的miRNA應(yīng)位于發(fā)夾結(jié)構(gòu)的頸部；1miRNA能夠互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合于基因序列的側(cè)翼區(qū)域，成熟的lin-4和let-7與靶mRNA的3非翻譯區(qū)互補(bǔ)結(jié)合可抑制靶mRNA的翻譯；由核酸酶Dicer作用于前體的雙鏈而生成的產(chǎn)物含有3羥基和5磷酸的核甘酸片段，這一特點(diǎn)使它與大多數(shù)寡核甘酸和功能RNA的降解片段區(qū)別開來；大多數(shù)miRNA基因以基因簇形式存在于基因組中，它們多以順反子的形式轉(zhuǎn)錄出前體轉(zhuǎn)

10、錄本，且大部分位于獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位中，人類miRNA基因分布于除Y之外的所有染色體中；miRNA在物種間具有高度的保守性、時(shí)序性和組織特異性。約12%的miRNA在線蟲、果蠅、哺乳動(dòng)物和植物中呈現(xiàn)保守性。序列比較發(fā)現(xiàn)這些保守序列只有12個(gè)堿基的差異，mir-1、mir-34和mir-87在無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中高度保守。32.2 miRNA的作用機(jī)制已知?jiǎng)游飉iRNA靶基因中miRNA的結(jié)合位點(diǎn)通常有多個(gè)，例如lin-14基因有7個(gè)靶點(diǎn)，并且總在3-UTR。然而，這對(duì)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物miRNA結(jié)合位點(diǎn)可能有偏頗，因?yàn)檫@主要建立在使用僅有3-UTR序列構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，這些結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量和互補(bǔ)

11、性可能與翻譯減弱的程度有關(guān)。如果僅有一個(gè)位點(diǎn)結(jié)合，表達(dá)減弱；但是如果所有位點(diǎn)都結(jié)合，翻譯就完全抑制。實(shí)際上協(xié)同翻譯抑制已經(jīng)通過在3-UTR添加多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)而得到證實(shí)。再者翻譯抑制具有可變的調(diào)節(jié)性和可逆性，即miRNA從結(jié)合位點(diǎn)移去miRNA又可翻譯。相反，在編碼區(qū)裂解就永久破壞了mRNA,產(chǎn)生了只有mRNA重新轉(zhuǎn)錄才能逆轉(zhuǎn)的徹底抑制。miRNA轉(zhuǎn)錄后抑制的確切分子機(jī)制在很大程度上仍然未知。研究的最好例子之一是lin-4,它通過翻譯抑制負(fù)調(diào)控靶基因lin-14olin-4和lin-14堿基配對(duì)對(duì)其在體內(nèi)的相互作用非常關(guān)鍵，因?yàn)橛绊懰鼈兓パa(bǔ)的突變體會(huì)減弱或喪失該負(fù)調(diào)控作用。令人感興趣的是lin-4

12、僅抑制lin-14蛋白的合成，而不影響lin-14mRNA的合成豐度。而且，在存在lin-4的情況下，lin-14翻譯起始似乎正常發(fā)生，因?yàn)榧词筶in-4表達(dá)，lin-14mRNA仍能有效地形成多聚核糖體。因此，推測(cè)lin-4翻譯抑制發(fā)生在翻譯起始后，可能在翻譯延伸和（或）lin-14蛋白釋放過程。靶基因的翻譯抑制并不是lin-4所特有，目前研究表明，在整個(gè)動(dòng)物界，靶基因的翻譯抑制是通過miRNA負(fù)調(diào)控其靶標(biāo)的主要調(diào)控機(jī)制。盡管大多數(shù)動(dòng)物miRNA抑制靶基因的翻譯，然而，一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物miRNA-miR-196,與其靶標(biāo)Hoxb8幾乎完全配對(duì)，直接介導(dǎo)鼠胚胎和培養(yǎng)細(xì)胞中Hoxb8mRNA

13、的裂解。所以，miRNA與目的基因的彳用方式有2種，miRNA以何種方式與目的基因作用，同miRNA與目的基因的配對(duì)程度有關(guān)。miRNA與目的基因不完全配對(duì)時(shí)，就以抑制目的基因翻譯的方式作用；miRNA與目的基因某段序列配對(duì)完全時(shí)，就可能引起目的基因在互補(bǔ)區(qū)斷裂而導(dǎo)致基因沉默。43miRNA與疾病的關(guān)系miRNA與腫瘤的關(guān)系6miRNA與腫瘤的發(fā)生發(fā)展目前已經(jīng)識(shí)別和鑒定的人類miRNA序列有321個(gè)，其中234個(gè)被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。多數(shù)miRNA定位在與腫瘤相關(guān)的染色體部位，miRNA的異常表達(dá)與特定腫瘤有關(guān)，可以調(diào)控重要的腫瘤相關(guān)基因，參與腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲或血管形成等過程。這些跡象表明，mi

14、RNA在人類腫瘤發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。5認(rèn)為，miRNA在腫瘤發(fā)生中的彳用主要在于3個(gè)方面：（1）有些編碼miRNA的基因可能起著癌基因的作用；（2）有些miRNA基因則可能起到抑癌基因的作用；（3）一些致瘤病毒編碼的miRNA也可能參與相關(guān)腫瘤的發(fā)生。6以往的研究發(fā)現(xiàn)蛋白編碼基因的異常會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生發(fā)展， 自2002年11月Croce研究組首次報(bào)道m(xù)iRNA異常與腫瘤相關(guān)，越來越多的證據(jù)顯示miRNA在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。有關(guān)miRNA的研究，為更全面深入地了解腫瘤的發(fā)病機(jī)理提供了新的思路。7多個(gè)研究小組利用microarray和磁珠雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)良性和惡性腫瘤中miRNA

15、的表達(dá)水平發(fā)生改變，但是miRNA表達(dá)水平的改變是腫瘤發(fā)生的“因”還是“果”尚不清楚。相對(duì)于正常組織，有些miRNA的表達(dá)水平在腫瘤組織中發(fā)生明顯下調(diào)，如肺癌中的let-7;慢性淋巴細(xì)胞性白血?。–LL加白miR-15a/miR-16-1表達(dá)簇；結(jié)腸癌中的miR-143/miR-145。有些miRNA的表達(dá)水平則在腫瘤組織中發(fā)生明顯的上調(diào)，乳頭狀甲狀腺瘤、惡性膠質(zhì)瘤中的miR-221/miR-222;睪丸生殖細(xì)胞瘤中的miR-372/miR-373;乳腺癌、肺癌中的miR-21;霍金森淋巴瘤、B細(xì)胞型淋巴瘤中的miR-155。8目前認(rèn)為引起miRNA在腫瘤中表達(dá)水平發(fā)生改變的可能原因：（1）5

16、0%的miRNAs位于或靠近基因組中腫瘤相關(guān)的脆性區(qū)域，即經(jīng)常發(fā)生缺失、擴(kuò)增、易位的染色體片段，如在慢性淋巴細(xì)胞性白血病中表達(dá)降低的miR-15a/miR-16-1,位于腫瘤中經(jīng)常缺失的13q14,在淋巴瘤中上調(diào)的miR-17-92表達(dá)簇，位于腫瘤中經(jīng)常發(fā)生擴(kuò)增的13q31;（2）由于異常甲基化造成的miRNA轉(zhuǎn)錄水平的明顯改變，如在前列腺癌、膀胱癌中的miR-127;（3）miRNA加工過程的關(guān)鍵蛋白的表達(dá)異常，如肺癌中Dicer表達(dá)水平的下調(diào)；（4）miRNA前體上的突變或多態(tài)影響miRNA的加工成熟：如miR-15a/16-1前體上游7bp的C/T多態(tài)位點(diǎn)，位于miR-125a成熟體白G

17、G/T多態(tài)位點(diǎn)。腫瘤中常呈現(xiàn)蛋白編碼基因的突變，至今為止只有兩篇文獻(xiàn)報(bào)道在腫瘤組織中檢測(cè)miRNA前體序列的改變，其中Croce小組在75例CLL中分析了42個(gè)miRNA,共計(jì)在11例樣本中發(fā)現(xiàn)5種miRNA胚系突變。我們實(shí)驗(yàn)室在96例肝癌組織中分析了59個(gè)miRNA前體序列，沒有發(fā)現(xiàn)堿基突變。miRNA的突變是否與腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)還需在更多的腫瘤標(biāo)本上進(jìn)行驗(yàn)證。86miRNA與腫瘤的基因治療miRNA通過與特定靶mRNA結(jié)合， 負(fù)性調(diào)控靶mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯。 通過補(bǔ)充miRNA或使用抑制物調(diào)節(jié)靶mRNA及其蛋白的表達(dá)，達(dá)到控制腫瘤惡性增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡的目的。miRNA作為重要的“腫瘤干

18、涉基因”的出現(xiàn)對(duì)腫瘤的基因治療具有很大影響。抑制miRNA通常采用給予化學(xué)合成的、與成熟miRNA序列互補(bǔ)的反義寡核甘酸(anti-miRNAoli-gonucleotides,AMOs)的方法。近來人們開發(fā)出了一組拮抗miRNA的藥物，被稱為“antagomirs,如反義2-O-甲基核甘酸(2-O-methyl)和鎖定核甘酸(locked-nucleic-acid),它們具有與天然miRNA互補(bǔ)的序列。對(duì)小鼠靜脈注射拮抗miR-16、miR-122、miR-192和miR-194的“antagomirs”,會(huì)使小鼠肝、肺、腎、心、小腸、脂肪、皮膚、骨髓、肌肉、卵巢和腎上腺等組織中相應(yīng)的miR

19、NA明顯減少。這些小分子主要降低miRNA的轉(zhuǎn)化，比其他抗腫瘤藥物更為穩(wěn)定，并且毒性較小，可以有效的控制miRNA在各個(gè)器官中的活動(dòng)，從而發(fā)揮治療作用。相反，通過補(bǔ)充與天然miRNA序列相同的小分子可增強(qiáng)miRNA的作用。Takamizawa等將合成的let-7補(bǔ)充到let-7低表達(dá)的肺腺癌細(xì)胞株A549中，抑制RAS蛋白的翻譯，腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)明顯受到抑制。這一方法的作用機(jī)制類似于RNA干擾。目前RNA干擾技術(shù)是利用人為設(shè)計(jì)的一段小干擾RNA(即siRNA球進(jìn)行基因干涉，但人們發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用siRNA來進(jìn)行腫瘤基因治療會(huì)使機(jī)體產(chǎn)生較大的免疫反應(yīng)。而miRNA序列來源于細(xì)胞基因組中，其序列相對(duì)固定，

20、并且體內(nèi)存在miRNA表達(dá)的調(diào)控機(jī)制，激活內(nèi)源性miRNA機(jī)制可以導(dǎo)致正確的miRNA的加工和靶基因的抑制。因此miRNA的發(fā)現(xiàn)為腫瘤的基因治療提供了更好的選擇，miRNA藥物有望成為更先進(jìn)的RNA干擾藥物。5miRNA與心血管疾病的關(guān)系越多研究發(fā)現(xiàn)miRNA在生物發(fā)育過程中存在組織特異性表達(dá)，參與形成并維持組織特異性。有數(shù)十種miRNA在心肌細(xì)胞中被鑒定，例如：miR-133a、miR-133b、miR-1d、miR-296等，它們?cè)谛难芗膊≈邪l(fā)揮重要作用。96miRNA與先天性心臟病(簡(jiǎn)稱先心病)在心臟發(fā)育過程中，Hand2是胚胎發(fā)育初級(jí)階段擴(kuò)增肌肉前體細(xì)胞的必需基因，該基因突變或缺失可

21、導(dǎo)致心臟發(fā)育不良甚至使心臟停留在早期發(fā)育狀態(tài)，尤其是第二心臟區(qū)域細(xì)胞(thesecondheartfield),后者將分化為右室及流出道。Zhao等研究發(fā)現(xiàn)，miR-1可以適時(shí)阻止Hand2蛋白合成，調(diào)控心臟正常發(fā)育，此發(fā)現(xiàn)有助于了解干細(xì)胞增殖分化為心肌細(xì)胞的機(jī)制并為先心病診療提供新線索。9miRNA與心力衰竭miRNA是心肌細(xì)胞異常增生的潛在抑制物或加速劑。特定miRNA表達(dá)上調(diào)，抑制心肌細(xì)胞異常增生從而阻止或延緩心臟重構(gòu)的進(jìn)程。表達(dá)下調(diào)，促進(jìn)心肌細(xì)胞異常增生，加速心臟重構(gòu)。10VanRooij等應(yīng)用并列miRNA微點(diǎn)陣方法分析186種不同miRNA在兩種心肌肥厚鼠模型中的表達(dá)。其中，主動(dòng)脈

22、縮窄小鼠模型組(通過結(jié)扎胸主動(dòng)脈造成心臟后負(fù)荷增加，建立肥厚心肌模型thoracicaorticbanding,TAB后假手術(shù)組(僅行開胸手術(shù)，不進(jìn)行胸主動(dòng)脈結(jié)扎)相比，有27種miRNA表達(dá)明顯增加，15種表達(dá)降低。顯著表達(dá)激活鈣磷酸酶A(activatedcalcineurinA,CnA)小鼠模型組(通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)使鼠心肌CnA過度表達(dá)，建立心肌肥厚模型)有33種miRNA高于對(duì)照組(CnA表達(dá)正常的同胞小鼠)，有14種表達(dá)降低。TAB組和CnA組上調(diào)的miRNA中有21種相同，下調(diào)的miRNA中有7種相同。該研究還發(fā)現(xiàn)miR-195上調(diào)可誘發(fā)心肌細(xì)胞肥大，從而確定了miRNA在心肌肥大、

23、心力衰竭發(fā)病過程中的調(diào)節(jié)作用。利用病毒或脂質(zhì)體將具有逆轉(zhuǎn)心臟重構(gòu)功能的miRNAs引入機(jī)體內(nèi)，或利用抗miRNA寡聚核甘酸(2-O-methyl-modifiedantisenseoligoribonucleotides,AMOs)滅活促進(jìn)心臟重構(gòu)的miRNAs,均可延緩或逆轉(zhuǎn)心力衰竭的進(jìn)程。Kru等使用antagomirs(與膽固醇耦聯(lián)的AMO)注入小鼠體內(nèi)后，可有效抑制多個(gè)器官miRNA活性，可能成為一種有希望的治療藥物。miR-208是一種心臟組織特異性表達(dá)的miRNA,在心肌細(xì)胞增生、纖維化及調(diào)節(jié)3-心肌肌球蛋白鏈(3-myosinheavychain,3-MHC)表達(dá)中發(fā)揮作用。mi

24、R-208由a-心肌肌球蛋白鏈(a-myosinheavychain,a-MHC)基因編碼，后者可以促進(jìn)心臟收縮蛋白的生成，調(diào)節(jié)心肌增生。miR-208正常表達(dá)的小鼠心臟發(fā)生損害，而缺乏miR-208表達(dá)的小鼠則表現(xiàn)健康，3-MHC纖維含量減少。因此，miR-208可能成為治療心力衰竭的新靶點(diǎn)。9miRNA與心律失常Yang等發(fā)現(xiàn)miR-1可以通過作用于KCNJ2GJA1減慢傳導(dǎo)， 促使細(xì)胞膜去極化。 小鼠心臟內(nèi)過量表達(dá)miR-1可以導(dǎo)致心律失常，通過反義寡核甘酸移除miR-1后，梗死小鼠心律失常明顯緩解。因此，miR-1有望成為心律失常的治療靶點(diǎn)。超極化激活環(huán)化核甘酸調(diào)控陽(yáng)離子通道基因（Hy

25、perpolarization-activated,CyclicNucleotide-gatedchannels,HCN）,是“內(nèi)源性”起搏通道基因，在舒張期選擇性激活，存在較大的潛在起搏能力。其中HCN2主要分布于心臟和腦組織，HCN1和HCN4除分布于腦組織和心臟外，還分布于竇房結(jié)。在Sp1促進(jìn)HCN2/HCN4轉(zhuǎn)錄翻譯的同時(shí)，miR-133和miR-1明顯限制HCN2/HCN4蛋白的表達(dá)。兩種不同方式的調(diào)節(jié)決定了在不同生理及病理?xiàng)l件下HCN2/HCN4的功能水平。移除任何一種miRNA都不能轉(zhuǎn)復(fù)由現(xiàn)存miRNA所引起的基因抑制， 表明HCN2受miR-133和miR-1兩者共同彳用。Xi

26、ao等研究發(fā)現(xiàn)：通過反義寡核甘酸技術(shù)減少內(nèi)源性miR-1和miR-133可使HCN2/HCN4表達(dá)有效增加，有望研制出生物起搏器。HERG基因異常將導(dǎo)致心肌內(nèi)向整流性鉀通道功能異常，使3相復(fù)極延長(zhǎng)而導(dǎo)致長(zhǎng)QT綜合征（LQTS）miR-133可以作用于HERG基因?qū)е略摶虮磉_(dá)異常，因此應(yīng)用反義寡核甘酸技術(shù)抑制miR-133,可以增加正常HERG基因表達(dá)。進(jìn)而達(dá)到治療LQTS的目白勺。9miRNA與糖尿病的關(guān)系miRNA研究將為治療糖尿病提出新途徑，Rockefeller大學(xué)研究人員最近報(bào)道了一項(xiàng)對(duì)新發(fā)現(xiàn)miRNA基因的研究，揭示出它具有調(diào)節(jié)胰腺中胰島素分泌的功能。此發(fā)現(xiàn)第一次確定了一個(gè)哺乳動(dòng)物

27、miRNA基因的生物功能。新研究中研究人員發(fā)現(xiàn)miR-375能夠調(diào)節(jié)胰島素分泌。11NikolausRajewsky研制出一種能夠預(yù)測(cè)基因組中miRNA的靶標(biāo)的計(jì)算機(jī)程序。在此項(xiàng)研究中，他們利用這個(gè)程序預(yù)測(cè)miR-375的基因靶標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)被證實(shí)，并因此了解到miR-375在調(diào)節(jié)胰島素分泌中的功能。此項(xiàng)研究為了解機(jī)體如何調(diào)節(jié)胰島素分泌過程開辟了新路，并可能為糖尿病的治療奠定基礎(chǔ)。而且，這些發(fā)現(xiàn)首次定義了一種哺乳動(dòng)物miRNA基因的生物功能。研究還表明計(jì)算機(jī)方法和實(shí)驗(yàn)的緊密結(jié)合是“后基因組時(shí)代”的生物學(xué)研究不可或缺的策略。23.4miRNA與阿爾茨海默病的關(guān)系如今，許多研究已經(jīng)專注于miRNA在不

28、同疾病中表達(dá)的改變，最近發(fā)現(xiàn)表明miRNA是神經(jīng)退行性變的促成因素。12研究發(fā)現(xiàn)在阿爾茨海默?。ˋD）,甚至在疾病惡化最初階段的病人上miR-107表達(dá)水平明顯下降。miR-107也許通過靶向作用3淀粉樣蛋白前體蛋白裂解酶1（BACE1）涉及加速疾病過程，BACE1是一種裂解骨髓前體蛋白到產(chǎn)生神經(jīng)毒性淀粉樣蛋白肽的內(nèi)肽酶。miR-107與BACEmRNA勺3UTR連接，下調(diào)BACE的表達(dá)。miR-107的缺失導(dǎo)致疾病中BACE水平的增加，這些通過miRNA分析，昂飛微數(shù)列、生物信息學(xué)預(yù)測(cè)和原位雜交被證明。因此，這種蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)異常也許在AD的發(fā)病機(jī)制中起到重要作用。在以前的工作中，Lukiw通

29、過檢查胎兒、成人和阿爾茨海默病人腦的海馬區(qū)域的miRNA的豐度，發(fā)現(xiàn)一些miRNA的表達(dá)在不同病理階段被不同地調(diào)節(jié)。特別地，與年齡相一致的成人比較，miR-9,miR-125b和miR-128在AD病人的腦中上調(diào)。133.5miRNA與帕金森病的關(guān)系miRNA可能也和帕金森疾病相關(guān)，14最近一項(xiàng)研究調(diào)查它們?cè)诓溉閯?dòng)物中腦多巴胺能神經(jīng)元（DNs）的作用和鑒定miR-133b在DNs作為特定的表達(dá)，但是在帕金森病人的中腦組織中非常少或缺乏。miR-133b通過下調(diào)對(duì)等相似的同源結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子Pitx3的表達(dá)的機(jī)制調(diào)節(jié)成熟作用和中腦DNs的功能。此外，在哺乳動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的研究已經(jīng)顯示miRNAs

30、涉及神經(jīng)保護(hù)，脆性X染色體綜合癥和精神分裂癥。13miRNA與艾滋病的關(guān)系近年研究發(fā)現(xiàn)，miRNA與產(chǎn)生艾滋病的人類免疫缺陷病毒(HIV)有著緊密聯(lián)系。15最新研究中發(fā)現(xiàn)miRNA產(chǎn)生過程可與HIV生活周期以及腫瘤的抑制相關(guān)聯(lián)。 負(fù)責(zé)對(duì)miRNA進(jìn)行加工的3個(gè)蛋白中有2個(gè)就是早期負(fù)責(zé)制造miRNA的蛋白，而發(fā)現(xiàn)的第3個(gè)蛋白也不是未知的蛋白，而是早已引起科學(xué)家注意的蛋白一一TRBP(TARRNA-bindingprotein),它是在研究HIV轉(zhuǎn)錄時(shí)第1次被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)它也被確定是一個(gè)腫瘤抑制蛋白。TRBP的發(fā)現(xiàn)表明RNA干涉可能在HIV復(fù)制時(shí)起到關(guān)鍵作用。由于TRBP與腫瘤之間密切相關(guān)，RNA干

31、涉與腫瘤的關(guān)系有待進(jìn)一步探索。2小結(jié)與展望自從15年前miRNA被發(fā)現(xiàn)，它們已經(jīng)被公認(rèn)作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的介導(dǎo)。這篇綜述討論了它們?cè)谠S多疾病中的作用。提出超過三分之一的人類基因在miRNA的控制下，這解釋了它們?cè)诩膊≈械膹V泛作用。miRNA在腫瘤、心血管疾病和糖尿病等多種疾病中的重要作用正引起各國(guó)研究者廣泛關(guān)注，miRNA與各種疾病關(guān)系的研究正在如火如荼的進(jìn)行。尋找調(diào)控的miRNA基因以及miRNA的靶基因，揭示miRNA在各種疾病中的作用機(jī)制仍是擺在科學(xué)家們面前的主要問題。相信隨著對(duì)這種特殊分子的深入了解，一些以miRNAs為靶點(diǎn)的新藥物會(huì)不斷出現(xiàn)，不但有助于認(rèn)識(shí)生命過程，而且將為腫瘤和其它疾病的治療帶來新的希望。參考文獻(xiàn)1盛熙暉，杜立新.MicroRNA及其在人和動(dòng)物上的研究進(jìn)展J.遺傳，2007,29(6):651658.2夏洪平，馬躍東.microRNA一前景光明的藥物開發(fā)新靶點(diǎn)J.食品與藥品，2006,8(09A):19-21.3索效軍，張年.microRNA的研究進(jìn)展J.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2007,12:24-25.4鄭玉姝，趙樸，趙宏坤.microRNA及其應(yīng)用前景J.生物技術(shù)通訊，2007,18