廉傳江 吉林大學(xué)
豬睪丸組織miRNA 的功能研究一直以來是本領(lǐng)域的研究核心。近年來的研究表明miRNA 具有廣泛的生物學(xué)功能：包括發(fā)育的時序調(diào)控、器官發(fā)育、增殖與凋亡、細(xì)胞分化、脂肪代謝、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，甚至腫瘤的發(fā)生等。利用正向遺傳學(xué)方法，人們首先在線蟲中發(fā)現(xiàn)了 lin-4 和 let-7 的發(fā)育時序調(diào)控功能。
研究證明 lin-4 與 lin-14 和 lin-28 的 3′UTR 互補(bǔ)結(jié)合，下調(diào) lin-14 蛋白水平，可以使線蟲由 Ll 期過渡到 L2 期；而 let-7 抑制 lin41 基因的翻譯，促進(jìn)線蟲從 L4 期向成蟲演變。它們的功能缺失突變會導(dǎo)致線蟲發(fā)育停滯在 Ll 期和幼蟲期。哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，鼠胚胎中 miR-196 可在轉(zhuǎn)錄后水平直接降解 HoxB8 基因，從而調(diào)節(jié)動物機(jī)體的發(fā)育。
miR-1 在小鼠心臟發(fā)育中能調(diào)控心肌細(xì)胞在分化和增殖間的平衡。在轉(zhuǎn)基因的小鼠心臟中 miR-1 的過量表達(dá)，將使心肌細(xì)胞失去增殖和擴(kuò)張能力。AlexClop等研究人員證實，Texel 綿羊中的 GDF8 基因的 3′UTR 內(nèi)的一個點突變產(chǎn)生了一個在骨骼肌內(nèi)高度表達(dá)的兩個 miRNA 的作用位點，從而引起了 miRNA介導(dǎo)的 myostatin 濃度的轉(zhuǎn)錄后降低而造成肌肉肥大。近來的研究表明，miRNA還具有調(diào)節(jié)聽覺功能的作用，它可以作為內(nèi)耳毛細(xì)胞正常發(fā)育和存活的調(diào)節(jié)器，對保持聽覺功能正常十分重要，miRNA 表達(dá)異常可導(dǎo)致漸進(jìn)性聽覺喪失。
Hipfner 等在果蠅體內(nèi)鑒定了一種能夠編碼果蠅幼蟲抑制程序性死亡和促進(jìn)細(xì)胞增殖的 miRNA 基因—bantam，bantam 通過與凋亡基因 hid mRNA 的 3′UTR 互補(bǔ)結(jié)合，阻止了 hid mRNA 的翻譯，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡。另外，Xu 等人研究發(fā)現(xiàn)了另一個具有抑制細(xì)胞凋亡功能的 miRNA—mir14。它的缺失促進(jìn)了Reaper 依賴的細(xì)胞凋亡的發(fā)生，而在 mir14 過度表達(dá)的果蠅中，Reaper 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡則減少。
Chen 等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鼠造血細(xì)胞過度表達(dá) miR-81 時，B 淋巴細(xì)胞數(shù)量將會增加，而 T 淋巴細(xì)胞則不受影響，表明 miR-81 有可能參與了細(xì)胞的分化。在干細(xì)胞的自我復(fù)制、定向分化以及組織再生中 miRNA 也發(fā)揮了極其重要的作用。Tay 等研究發(fā)現(xiàn)，小鼠胚胎干細(xì)胞在視黃酸誘導(dǎo)下第 4 天高表達(dá) miR-134，而在 N2B2 誘導(dǎo)下第 2 天高表達(dá) miR-134。單獨上調(diào) miR-134 的表達(dá)，能夠促使小鼠胚胎干細(xì)胞向外胚層分化。近期研究發(fā)現(xiàn)，將 let-7 導(dǎo)入 DGCR8 蛋白缺失的未分化的體細(xì)胞，能夠有效抑制細(xì)胞的自我更新，說明 let-7 在胚胎干細(xì)胞的自我更新與分化過程中發(fā)揮了重要作用。
獸醫(yī)研究發(fā)現(xiàn)，miR-375 在鼠胰島細(xì)胞中特異表達(dá)，并通過調(diào)控 Mtpn 基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控胰島素的胞外分泌。另外，miR-375 還在斑馬魚的腦下垂體高表達(dá)。這表明 miR-375 還可能通過調(diào)控 Mtpn 基因的表達(dá)水平，參與神經(jīng)內(nèi)分泌和代謝調(diào)控。果蠅中，miR-277 可能是氨基酸代謝的一個開關(guān)，它可以通過下調(diào)與亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸相關(guān)的酶類的活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)其相應(yīng)氨基酸的代謝。
神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中的一個重要現(xiàn)象就是左右側(cè)不對稱性。通過比較線蟲ASER 與 ASEL 神經(jīng)細(xì)胞，Johnston 與 Hobert 等發(fā)現(xiàn)，可以通過調(diào)控 lsy-6miRNA 控制神經(jīng)細(xì)胞不對稱基因 cog-1 的表達(dá)，從而參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的調(diào)控。
研究表明一些 miRNA 的表達(dá)直接與癌癥和腫瘤疾病的發(fā)生相關(guān)，提示它們可能代表著一種新型的癌癥生物標(biāo)記。與癌旁組織相比，雖然在癌癥組織中的miRNA 表達(dá)水平普遍都下降，但是也有高表達(dá)的 miRNA 被發(fā)現(xiàn)。因此，miRNA基因被認(rèn)為既可以發(fā)揮腫瘤抑制基因又作用可充當(dāng)癌基因角色。
例如，研究表明 miR-15 和 miR-16 在 B 細(xì)胞慢性淋巴細(xì)胞白血病中的表達(dá)顯著下降；Takamizawa 等研究發(fā)現(xiàn) let-7 在肺癌病人中的表達(dá)降低，進(jìn)一步實驗證明，在人類細(xì)胞中 let-7 的直接作用靶點是 Ras 癌基因，說明在肺癌發(fā)生過程中，let-7通過調(diào)控 Ras 的表達(dá)發(fā)揮抑癌基因作用，從而抑制肺癌細(xì)胞的生長。另外，Jiang等人最近研究發(fā)現(xiàn)，miR-155 可以促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖，并在人乳腺癌裸鼠移植模型中刺激腫瘤的生長。
同時也表明 miR-155 可能是炎癥和癌癥之間的一個橋梁，它通過擴(kuò)大炎癥效應(yīng)進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生。然而，Ding 等近期在肝細(xì)胞癌（HCC）病人中的研究發(fā)現(xiàn)，miR-151 的高表達(dá)是導(dǎo)致癌細(xì)胞具有侵蝕性和轉(zhuǎn)移性的關(guān)鍵因素。通過檢測發(fā)現(xiàn)，miR-151 的高表達(dá)帶動 HCC 癌細(xì)胞的高生長效率，它既能促進(jìn) HCC 細(xì)胞生長，又能誘導(dǎo) HCC 細(xì)胞轉(zhuǎn)移。此外，miRNA 還能夠參與癌基因的表達(dá)與調(diào)控，如 miR-17-92 簇可以通過下調(diào) E2F1 轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)而與 myc 協(xié)同促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。
