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概述微RNA的作用

2022.10.04

  人类基因组计划结束后,人们发现编码蛋白质的基因只占总基因组的约2%。而占人类基因组95%的非编码序列竟是产生大量非编码RNA的源泉,这些非编码RNA主要充当调控者的角色,在细胞分化凋亡、生物发育、疾病发生等方面均起重要作用。

  其实,RNA比DNA更为古老,它组成了地球上最早的生命。生命起源初期,没有由核酸编码的蛋白,生命体由RNA组成,这被称为“RNA世界”。RNA既携带遗传信息,又承担催化分子的作用,参与自身复制。虽然后来出现了DNA,但RNA依旧承担着很多调控功能。

  在线虫中发现的一种微小RNA(miRNA)——let-7 RNA,就是RNA调控生物发育的一个突出代表。它在线虫幼虫的3/4期出现,它一出现便会抑制Lin-41等蛋白的表达,同时解除对Lin-29蛋白表达的抑制,使线虫进入成虫期。一旦它的一个碱基发生突变,就可使线虫永远停留在幼虫期,而无法成熟。

  另一个代表是费厄和麦洛发现的双链RNA能引发RNA干扰——他们两人因此获得2006年诺贝尔医学奖。小分子调控RNA已成为分子生物学中的热点和前沿。因为,小干扰RNA在细胞质中调控蛋白质的生物合成,在细胞核内引发DNA的甲基化,进而引发表观遗传学的一系列变化,可谓“重权在握”。

  除此以外,一些微RNA还可以激活心肌细胞的再生能力。在我们出生后不久,心脏就丧失了再生能力。所以,当心脏病发作时,心肌细胞死亡,受损心肌并未长出新生的心肌细胞,而是被瘢痕组织替代。如今,意大利德里亚斯特国际遗传工程和生物技术中心的莫罗·贾克(Mauro Giacca)及其同事们,已经鉴定出了能够激活成年人心肌细胞分裂增殖的分子。之后,他们将在真正的生命体上利用这些分子,诱导心肌细胞分裂增殖。此项工作燃起了我们让受损心脏重获新生的希望。

  为了弄清楚哪些微RNA参与心肌细胞的分裂,贾克的团队在人工培养的啮齿动物心肌细胞中测试了875个人类微RNA。他们发现有204个微RNA可以再度激活细胞增殖,其中两个能够影响近2000个基因。贾克认为,只要微RNA不会引起其他细胞的增殖,比如造成肿瘤之类的,对心脏病突发人群来说,这一方法将会成为一项很有价值的介入治疗法。 [2]

  但RNA调控功能不仅限于小分子RNA,大型RNA调控本领也不示弱。女性细胞中有一种长达一万核苷酸的XistRNA,最终能使女性一条染色体被关闭,使男女性X染色体编码基因的表达量相同。

  调控RNA拥有庞大的家族,至今已知的就有小阅读框RNA、印记RNA、微卫星RNA、反向转录RNA、反转座子RNA等等,还有更多种类有待科学家发现。

  自2005年以来,我国已有五个与RNA有关的国家重大项目。我国科学家在肿瘤、心血管病等领域,也已取得一些好的成绩。世界各国已有多种核酸技术进入生物产业,过百种的各类核酸药物进入临床试验。 [3]

  从生物学机理上来说,miRNA有成为肿瘤标志物的优势,它是肿瘤细胞主动分泌的,随着肿瘤细胞的生成、凋零,miRNA的表达量一直在变化,所以每种miRNA的表达量代表了在某一刻人类体内健康或者疾病的信息。 [4] MiRXES在人体这2000多种miRNA中,他们找出了与胃癌高度相关的12种miRNA,当人体中出现胃癌细胞时,这12种miRNA在血液中的浓度会出现异常。

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