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micro RNA
MicroRNA (miRNA)
是一类由内源基因编码的长度约为
22
个核苷酸的非编码单链
RNA
分子，
它们在动植
物中参与转录后
基因表达调
控
。到目前为止，
在动植物以及病毒中已经发现有
28645
个
miRNA
分子
(Release 21: June 2014)
。
大多数
miRNA
基因以单拷贝、
多拷贝或
基因簇
(cluster)
的形式存在于基因组中
(Lagos2Quintanaet
al , 2001 Lau et al , 2001)
。
中文名
MicroRNA
性
质
非编码单链
RNA
分子
特
点
由内源基因编码的长度等
缩
写
miRNA
简介
MicroRNA
(miRNA)
是一类内生的、长度约为
20-24
个核苷酸的小
RNA
，其在细胞内具有多种重要
的调节作用。每个
miRNA
可以有多
个靶基因，而几个
miRNA
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
miRNA
的组合来精
细调控某个基因的
表达。
据推测，
mi
RNA
调节着人类三分之一的基因。
最近的研究表明大约
70 %
的哺乳动物
miRNA
是位于
TUs
区
(
transcription
micro RNA
units , TUs ) ( Rodriguez et al ,2004)
,
且其中大部分是位于内含子区
( Kim &Nam ,
2006)
。一些
内含
子
miRNA
的位置在不同的物种中是高度保守的。
miRNA
不仅在基因位置上保守
,
序列上也呈
现出高度的
同源性
(Pasquinelli etal ,
2000 Ruvkun et al , 2001 Lee & Ambros ,2001)
。
miRNA
高度的
保守性
与其功
能的重要性有着密切的关系。
miRNA
与其靶基因的进化有着密切的联系
,
研究其进化历史有助于进一步了
解其作用机制和功能。
MicroRNA
MicroRNA
（
miRNA
）
是一
类内生的、长度约
20-24
个核苷酸的小
RNA
，
几个
miRNAs
也可以调节同
一个基因。可以通过几个
miR
NAs
的组合来精细调控某个基因的表达。据推测，
miRNA
调节着人类三分之
一的基因。
MicroRNA
存在多种形式，最原始的是
pri-miRNA
，长度大约为
300~1000
个碱基；
pri-miRNA
经过
一次加工后，成为
pre-miRNA
即
microRNA
前体，长度大约为
70~90
个碱基；
pre-miRNA
再经过
Dicer
酶酶切后，成为长约
20~24n
t
的成熟
miRNA
。
实际研究中，
pre-miRNA
< br>应用最早，
也最广泛，
很多商业化的
MicroRNA
库都是
pre-miRNA
形式的。
近几年来，
研究发现
microRNA
的双臂对成熟
miRNA
< br>的形成有着十分重要的作用，
所以天然的
pri-
miRNA
形式越来越多地被研究者采用。
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
mRN
A
降解。
第一个被确认的
miRNA<
/p>
是在线虫中首次发现的
lin-4
和<
/p>
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
。
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<
/p>
—
25nt
的小分子
RNA
片断，定位于
RNA
前体的
3’
端或者
5’
端。
3
个研究小组分别从线虫、果
蝇和
Hela
细胞
中鉴定的
100
个新
miRNAs
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
（
Ortholo
g
，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
micro
RNA
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<
/p>
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
3.8
5kb
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
3.85k
b
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<
/p>
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
bantam miRNA
，用
< br>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
< br>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。
miRNAs
的表达方式各不相同。部分线虫和果蝇的
miRNA
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
mi
RNA
的水平有显著差异。
功能
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
mRNA
s
的翻译从而调控线虫发育进程
(reviewed in
Pasquinelli 2002)
。
bantam miRNA
是第一个被发现有原癌基因作用的<
/p>
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。
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 200
0)
，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
miRNAs
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
< br>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
< br>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
< br>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。
MicroRNA
的过表达
MicroRNA
存在多种形式，最原始的是
p
ri-miRNA
，长度大约为
300-1000
个碱基
pri-miRNA
经过
< br>一次加工后，成为
pre-miRNA
即
microRNA
前体，长度大约为
70-90
个碱基；
pre-miRNA
再经过
Dicer
酶酶切后，成为长约
20-24n
t
的成熟
miRNA
。