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近年来人工合成的
miRNA
（
artificial
miRNA
，
amiRNA
）已经成功应用于沉默预期靶基因的
表达
及其功能研究，人工合成的
miRNAs
既能够特异性地沉默单
一基因，也可以同时沉默多
个相关但不相同的基因。
miRNA
mimics
进一步增强内源
miRNA
的沉默作用，降低细胞内蛋
白表达量，进行功能获得性（
ga
in-of-function
）研究；相反，使用化学合成的方法合成
miRNA
inhibitors
，特异的靶向和敲
除单个的
miRNA
分子，可以削弱内源
miRNA
的基因沉默
效应，提高蛋白表达量，进行功能缺失
性（
loss-of
-function
）研究，可以用来筛选
miRNA
靶位点，
筛选调控某一基因表达的
miRNA
，
筛选影响细胞发育过程的
miRNA
。
化学合成
miRNA
mimics
< br>和
inhibitors
是近年来研究的一个新热点，<
/p>
已经成为研究动植物基因家族功能的有
用工具，并有望成为癌症治
疗和临床研究的一种新策略。
最近的研究发现，
miRNA
表达与多种癌症相关，
大约
50%
得到注解的
miRNAs
在基因组上定位
于与肿瘤相关的脆性位点（
fragile
site
）。这说明
miRNAs
在肿
瘤发生过程中起至关重要
的作用，这些
miRNAs
所起的作用类似于抑癌基因和癌基因的功能，有研究人员将
miRNA
命
名为“
oncomirs
什么是
miRNA
MicroRNAs (miRNAs)
是一种大小约
21
—
23
个碱基的单
链小分子
RNA
，是由具有发夹结构的
约
70-90
个碱基大小的单链
RNA
前体经过
Dicer
酶加工后生成，不
同于
siRNA
（双链）但是
和
siRNA
密切相关。据推测，这些非编码小分子
RNA
（
miRNAs
）参与调控
基因表达，但其机
制区别于
siRNA
介导的
mRNA
降解。
第一个被确认的
miRNA
是在线虫中首次发现的
li
n-4
和
let-7
，
随后多个研究小组在包括人类、
果蝇、
植物等多种生
物物种中鉴别出数百个
miRNAs
。
miRNA
的特征
已经被鉴定的
miRNAs
据推测大都是由具有发夹结
构、
约
70
个碱基大小形成发夹结构的
单链
RNA
前体经过
Dicer
酶加工后生成的，
有
5
’端磷酸基和
3
’羟基，大小约
21
—
25nt
的小分
子
RNA
片断，定位于
RNA
前体的
3
’端或者
5
’端。
最近
3
个研究小组分别从线虫、果蝇和
Hela
< br>细胞中鉴定的
100
个新
miR
NAs
中，有
15%
跨越
线虫、
果蝇和哺乳动物基因组具有高度的保守性
（只
有有
1
—
2
个
碱基的区别）
，
Lau
和
Bartel
实验室的同事更加认
为：所有的
miRNAs
可能在其他物种中具有直向同源物（<
/p>
Ortholog
，指
那些起源于同一祖
先，
在不同生物体中行使同一功能的基因群就可比作为一个门类，
这些类
似的基因被称为“直向同源物”）。
Bantam
最早被认为是果蝇中参与细胞增殖的一个基因位
点。已知几个包含增强子的转座子
插入跨越这个位点的一段
12
.3kb
区域会导致果蝇的眼和翅重复生长，而由转座子介导的一
段跨越该位点的
23kb
片断缺失则导致突变果蝇个体小于野
生型果蝇。
Cohen
和同事用一段
3
.85kb
的片断导入
21kb
片断缺
失的果蝇中使其恢复原来的大小。但是奇怪的是表达这个
3.85kb
< br>片断中的
EST
却没有同样的效果。
Cohen
将这个片断和疟蚊
Anopheles
gambiae
的同
源序列进行比较，发现一
段
90bp
的高度保守区，经过
RNA
folding program (mfold)
发现
这个保
守序列可以形成发夹结构，使得这个区段很象是一个
miRNA
的前体。这个结果经过
Northern blot
证实突变果
蝇的幼体缺少一个
21bp
的
bant
am miRNA
，用这个
90bp
的
mRNA
前体经过一系列的“功能缺失”—“功能恢复”实验
，证实
bantam
miRNA
在
细胞增殖中的
作用。研究人员用计算机程序检索在
hid
mRNA
的
3
’非
编码区找到了
bantam
的
3
个潜在的
结合位点（
hid
是果蝇中一个诱导凋亡的基因），并证实
bantam
miRNA
抑制
hid
的翻译
而非转录。
< br>miRNAs
的表达方式各不相同。部分线虫和果蝇的
m
iRNA
在各个发育阶段的全部细胞中都有
表达，而其他的
miRNA
则依据某种更为严谨的位相和时相的表达模式（
a more restricted
spatial and
temporal expression pattern
）——在不同组织、不同发
育阶段中
miRNA
的
水平有显著差异
。
miRNA
的功能
对
microRNAs (miRNAs)
的研究正在不断增加，原因是科学家开始认识到这些普遍存在的小
分子在真核基因表
达调控中有着广泛的作用。
在线虫，
果蝇，
小鼠和人等物种中已经发现的
数百个
miRNAs
中的多数具有和其他参与调控基因表达的分子一样的特征——在不同组织、
不同发育阶段中
miRNA
的水平有显著差异，这种
miRNAs
表达模式具有分化的位相性和时序
性（
differential spatial and temporal
expression patterns
），提示
miRNA
s
有可能
作为参与调控基因表达的分子，因而具有重要意义。<
/p>
第一个被确认的
miRNA
——在线虫中首次发现的
lin-4
和
let-7
，
可以通过部分互补结合到
目的
mRNA
靶的
3<
/p>
’非编码区
(3
’
UTRs)
，以一种未知方式诱发蛋白质翻译抑制，进而抑制蛋
白质合成，通过调控一组关键
mRNAs
的翻译从而调控线虫
发育进程
(reviewed in
Pasquinelli
2002)
。
bantam miR
NA
是第一个被发现有原癌基因作用的
miRNA
。除了
lin-4
、
let
-7
，已知还有一
些
miRNAs
可能参与在细胞分化和组织发育过程中起重要作用的基因的转录后调控，例如
mir-14
、
mir-23
等。
在植物
miRNAs
的研究中有两条线索提示
miRNAs
可能参与植物的发育过程。一是在
carpel
factory (car)
突变株中
3
个
miRNAs
的表达水平显著下
降。
CARPEL FACTORY
是一个类似
Dicer
的酶，参与植物的发育，其缺失突变株表现为胚胎和叶片发育的缺
陷。实验结果提示
这种缺陷是由于缺少
miRNAs
加工而造成的。
多数的植物
miRNAs
在某些特定组织中高水平表
达也提示他们可能参与了植物组织的发育。<
/p>
对一部分
miRNAs
的研究分析提示：
miRNAs
参与生命过程中一系列
的重要进程，包括早期发
育
(Reinhart
2000)
，
细胞增殖，
细
胞凋亡，
细胞死亡
(Brennecke
2003
）
，
脂肪代谢
（
Xu
2003)
和细
胞分化
(Kawasaki
2003)
。此外，一个研究表明，
2
个
miR
NAs
水平的下降和慢性淋巴细
胞白血病之间的显著相关，提示
miRNAs
和癌症之间可能有潜在的关系
(Calin 2002)
。
由
于
miRNAs
存在的广泛性和多样性，
提示
miRNAs
可能有非常广泛多样的生物功能。
尽管对
miRNA
的研究还处于初级阶段，据推
测
miRNAs
在高级真核生物体内对基因表达的调控作用
可能和转录因子一样重要。有一种看法是：
miRNAs
可能代表在一个新发现的层次上的基因
表达调控方式。
然而，大多数
miRNAs
的功
能仍然是个谜。
miRNA
的作用方式
最早被发现的两个
miRNAs
——
lin-4
and
let-7
被认为是通过不完全互补结合到目标靶
mRNA
3
’非编码区端，以一种未知方式诱发蛋白质翻译抑制，进而抑制蛋白质合成，阻断
mRNA
的翻译。多个果蝇
miRNAs
也被发现和他们的目标靶
mRNAs
的
3
’非编码区有部分同源。由
于
< br>miRNAs
和其潜在的目标靶之间并非完全互补，这使得通过信息学的方法鉴定
miRNA
的目
标靶位点变得困难。<
/p>
因而也无法确定
miRNAs
的作用方式
是什么，
以何种机制影响
mRNA
的翻
译，以何种方式调控基因表达。
miRNAs
< br>的作用目标靶和活性机制一直是各地的研究人员的