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microRNAs(miRNAs)简介(2)

2020.9.07

65%B细胞慢性淋巴型白血病(CLL)病人,50%的套细胞淋巴瘤病人,16-40%的骨髓瘤病人、60%的前列腺癌病人中有13q14位点的缺失。因此,在这个30Kb的区域中必定有一个肿瘤抑制基因的存在。而mir-15a和mir-16-1位于这一区域中一个功能未知的被称为LEU2的非编码蛋白的RNA基因的内含子区域。Climmino等最近报道,miR-15a和miR-16-1负调控BCL2,一个抗凋亡基因,因此,这两个 miRNAs的缺失或下调,导致了BCL2表达的升高,促进了白血病、淋巴瘤和前列腺癌的发生。

有研究报道,mir-143和mir-145在结肠癌中明显下调。有趣的是,其发夹结构的前体分子在肿瘤和正常组织中含量相似,这表明,可能是由于其成熟过程受到破坏。mir-143和mir-145的肿瘤抑制基因功能不仅仅局限于结肠癌,在乳腺癌、前列腺癌、子宫癌、淋巴癌等细胞系中其表达量也明显下调。


Takamizawa等发现肺癌病人的let-7表达显著降低,并且这导致这些病人更差的预后,非小细胞肺癌病人的let-7表达水平越低,其预后越差,术后生存期越短。体外组织培养实验表明,在人的肺癌细胞中瞬时的表达let-7可以抑制细胞的增殖,这也说明let-7在肺组织中可能是一个抑癌基因。实验表明,在人类细胞中let-7通过3’非翻译区域直接抑制癌基因Ras的表达。大约有15-30%的人类肿瘤都含有Ras突变,而激活的突变导致这个蛋白表达上升可以引起细胞转化。因此,能够调节Ras蛋白表达的let-7,可以控制细胞的增殖速度。

充当癌基因作用的miRNA:
miR- 21在胶质母细胞瘤中表达增加。这个基因在肿瘤组织中表达量比正常组织高5-100倍。反义核酸的研究发现这个miRNA通过抑制凋亡而并非影响细胞增殖控制细胞生长,这预示着这个miRNA具有癌基因的功能。另一项独立研究,利用芯片来检测肿瘤和正常组织的245个miRNAs的表达水平,也发现胶质母细胞瘤中miR-21表达升高。由于mir-21不是一个大脑特异性的基因,在乳腺癌样品中表达也有增加,这个基因可能在肿瘤发生中起到广泛的作用。

Metzler等人发现,在BIC基因上具有一段138个核苷酸的保守序列,编码mir-155的发夹结构。该研究组还发现在Burkitt淋巴瘤中,miR-155表达量上升了100倍,此外的研究也发现,Hodgkin淋巴瘤等肿瘤中miR-155水平也有提高。因此,mir-155可能是作为一个癌基因和MYC协同作用,而其正常功能是在B细胞的分化中起作用,其可能的靶基因是那些对抗MYC信号通路的基因。


He等人最近发表的论文发现在散布的B细胞淋巴瘤、滤泡型淋巴瘤、套细胞淋巴瘤等肿瘤中常常有13q31位点的扩增。而在这一扩增区域的唯一的基因就是一个非编码蛋白的RNA,C13orf25,这个转录本编码了mir-17-92基因簇,其中包含了7个miRNAs:miR-17-5p,miR- 17-3p,miR-18a,miR-19a,miR-20a,miR-19b-1,and miR-92-1。他们由此推断,这个基因簇的过表达与肿瘤形成有关,而后通过实验研究证明,过表达Myc和mir-17-19-b1基因簇淋巴癌与仅有 Myc过表达肿瘤相比较,具有更强的增殖能力,更低的细胞死亡率。这些实验证实,mir-17-19-b1中的miRNAs可以协同地行使癌基因的功能,其靶基因可能是在MYC过表达条件下激活的凋亡蛋白。当凋亡途径被mir-17-19-b1去除,MYC可以诱导细胞不受控制地增殖,这导致了肿瘤发生。

O’Donnell等人单独证明了mir-17-92基因簇是一组可能的肿瘤相关的基因。他们用miRNAs芯片筛选过表达MYC,B细胞系 P493-6中miRNA表达变化。他们发现MYC诱导了mir-17-92的表达,而这些miRNAs可以抑制E2F1的翻译。在这一模型中,mir- 17-92基因簇所起的作用似乎是抑癌基因的作用,这与上面讨论的He等人的发现是相反的。这其中可能的机理是,尽管E2F1可以促进细胞增殖,但是当 E2F1的表达水平超过一阈值,它也可以引起凋亡,在此情况下,miRNAs对于E2F1的负调控可能是通过阻断E2F1的诱导凋亡活性,从而促进MYC 介导的细胞增殖,支持了He等提出的模型。

结论和展望
miRNA 在细胞分化,生物发育及疾病发生发展过程中发挥巨大作用,越来越多的引起研究人员的关注。随着对于miRNA作用机理的进一步的深入研究,以及利用最新的例如miRNA芯片等高通量的技术手段对于miRNA和疾病之间的关系进行研究,将会使人们对于高等真核生物基因表达调控的网络理解提高到一个新的水平。这也将使miRNA可能成为疾病诊断的新的生物学标记,还可能使得这一分子成为药靶,或是模拟这一分子进行新药研发,这将可能会给人类疾病的治疗提供一种新的手段。


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