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胞外RNA实现跨物种转移-exRNA(一)

2021.3.01

人类仍然被笼罩在新冠肺炎的阴影之下,没有人能够告诉我们将口罩脱下的明确日子,难以呼吸的困境,让我们对生命和非生命形式的物质进行探索的视野逐渐扩大,新冠疫苗的研发在病毒变异的追赶下面临着极大的挑战,而旧药使用和新药研发也并不轻松,中草药(其中包含有效的miRNA成分)的重要性在此次疫情爆发的过程中逐渐被广泛接受,中西药结合使用来应对突发病毒的感染或许是一种更好的方式。此时胞外RNA(extracellular RNA, exRNA)应对疾病的研究被重新提上了日程。在此,我们从胞外miRNA跨界转移的角度着手讲述一下exRNA是如何实现跨物种“裸奔”的。

 

01 胞外miRNA是实现细胞间交流的新方式

我们知道,RNA很长一段时间被认为仅存在于细胞内,后来发现,其实RNA在胞外囊泡(extracellular vesicles, EV)的保护下遍布于全身,因此exRNA的出现并非偶然。南京大学生科院院长张辰宇教授团队一直致力于该方向的探究,其对胞外miRNA如何从细胞中释放、又是如何被检测、怎样在疾病治疗中发挥功能等一系列研究结果证明了miRNA在机体中的存在具有重要的临床价值。

 

细胞间交流方式以及miRNA介导的基因调控网络

细胞间交流方式以及miRNA介导的基因调控网络

(Xi Chen et al. 2011)

 

miRNA是一类由19至24个核苷酸组成的内源性非编码RNA,调节真核生物中蛋白质编码基因的转录后沉默,而机体无细胞循环中的miRNA在不同疾病中的存在有着很大的差异。目前认为胞外miRNA来源于以下三种途径:

①由组织损伤、慢性炎症、细胞凋亡/坏死或细胞半衰期短而从破碎的细胞中被动分泌,如血小板;

②通过微囊泡的主动分泌,包括外泌体和脱落的囊泡,在正常和病理条件下几乎所有的细胞都会释放膜包裹的细胞碎片;

③与RNA结合蛋白结合,从供体细胞释放。

 

细胞与邻近细胞之间的交流和感知局部微环境的能力构成了多细胞生物机体协调细胞活动的基础,细胞连接、黏附和可溶性信使的作用构成了细胞间交流的几种主要方式。随后的研究表明,胞间miRNA的水平转移也是实现细胞间交流的重要方式,但对于转移机制的研究目前还不是特别清楚。

 

被动分泌的miRNA和主动分泌miRNA

被动分泌的miRNA和主动分泌miRNA

(Xi Chen et al. 2011)

 

尽管核糖核酸酶(RNase)无处不在,循环中的miRNA依然能够稳定的存在,其原因是什么呢?张辰宇团队提出了两种机制来解释:(i)通过囊泡膜来保护分泌的miRNA不被降解;(ii)通过与RNA结合蛋白(例如AGO2和NPM1)结合而稳定存在。


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