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微小RNA功能与癌症形成的关联分析

中国畜牧兽医2008年第35卷第2期遗传繁育?49?微小RNA功能与癌症形成的关联分析

包阿东1.2-3。刘长青2’4.吴宏梅2,刘帅1一,关伟军2。马月辉2(1.内蒙古农业大学动物科学与医学学院,呼和浩特010018;2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100694;

3.内蒙古河套大学农牧科学系,临河015000;4.中国海洋大学海洋生命学院,青岛266003)

摘要:微小RNA(microRNA,miRNA)是长度约16~29nt的非编码RNA。其功能是通过特异性基因沉默导致靶mRNA降解,抑制蛋白质的合成或在细胞分化、发育和凋亡等关键时期调控转录后的基因表达水平。大量研究结果表明,miRNA既可作为诱癌基因参与恶性肿瘤发生和发育过程,又可作为抑癌基因参与控制恶性肿瘤的形成。迄今,试图以治疗癌症为宗旨进行miRNA的功能与癌症形成的关联性研究已成为国内外的热点课题之一。因此,作者就miRNA产生机制、miRNA的生物学功能、与癌症相关的主要miRNA和癌症治疗的展望等问题进行了概括性的论述,其目的在于为从事miRNA的功能与癌症形成关联性研究的同行提供重要的参考资料,促进该项研究取得新进展。

关键词:miRNA功能;癌症形成;关联分析;癌症治疗

中图分类号:Q522文献标识码:A文章编号:1671—7236(2008)02—0049—05

癌症是威胁人类和动物健康与生命最严重的疾病之一。它的形成均经历启动、促进和演进等3个阶段。第1阶段是正常细胞的遗传物质受到损伤时期;第2阶段是细胞分裂加快,进入癌变过程时期;第3阶段是肿瘤恶化甚至转移时期。由于癌症诱发因素与肿瘤抑制基因的相互作用决定癌症的发生、发展和形成,因此,科学家们一直试图通过分子水平的研究揭示癌症形成的分子机理,阐述癌症的诱发原因、发生、发展和形成的分子基础,最终实现有效控制和根治癌症的愿望。虽然国内外在癌基因与肿瘤抑制基因的相关研究方面已取得了突破性的进展,但有关癌症产生的分子机制仍有待于进行广泛而深入的研究。微小RNA(microRNA,miRNA)是通过特异性基因沉默导致靶mRNA降解,抑制蛋白质的合成或在细胞分化、发育和凋亡等关键时期调控转录后的基因表达水平,即作为诱癌基因参与恶性肿瘤的发生和发育,又作为抑癌基因参与控制恶性肿瘤的形成。因此,加强miRNA的功能与癌症形成的关联性研究具有重要意义。

修回日期:2007—12—14

作者简介:包阿东(1979一),男,内蒙古人,硕士,研究方向;分子生物学。

通讯作者:荚伟军(1966一),男,黑龙江人,教授,博导,研究方向:细胞与分子生物学。Tel:010—62815992;E-mail:

wjguan86@iascaas.net.Cla

马月辉(1964一),男,吉林人,研究员,博导,研究方

.向:遗传资源学。E—mail:yuehui.ma@263.net基金项目:国家自然科技资源平台建设项目(2005DKA21101),1微小RNA产生机制和生物学功能

Lee等(1993)利用遗传分析的方法在秀丽隐杆线虫中首次发现了第1个22nt的小分子非编码RNA:lin-4,它由16~29个核苷酸组成,具有高度保守性、时序性和组织特异性。这种小分子单链RNA参与胚胎后期发育的时序调控,它只在线虫发育的第1期和第2期大量表达,通过碱基配对的方式结合到靶mRNAlin-14和lin-28的3’末端非翻译区,从而短暂下调lin-14蛋白水平,促进线虫从第1期向第2期过渡。lin-4或lin-14突变后能够造成线虫发育差时表型。目前已知miRNA的功能多与发育的时序调控有关,但也可能参与空间发育、应激性、细胞周期和基因重组等过程。据估计,在人的所有基因中,大约5000余个基因受miRNA的调控(Lee等,2001;Lau等,2001)。

RNA聚合酶Ⅱ首先以基因组DNA为模板转录产生5’端具有甲基化的鸟嘌呤和3’端具有多聚腺嘌呤碱基的pri—miRNA,然后这种具有发夹状的二级茎环结构进入由Drosha(一种核糖内切酶11)及DGCR8(双链RNA可吸附蛋白)所构成的大约500~600kD组成的复杂的微处理器中,经切割产生5’端带有磷酸基团和3’端带有突出的2个核苷酸的约60~70bp的miRNA前体,由Exportin一5(Exp-5Rantransportreceptor家族成员之一)(Kim,2004;Landthaler等,2004;Yi等,2003)转运至细胞质,miRNA前体被Dicer(第2个核糖核酸内

?50?遗传繁育.中国畜牧兽医2008年第35卷第2期

旋结构,miRNA双螺旋在解旋酶作用下解旋,其中一条miRNA链变成一个成熟的miRNA,插入至RNA诱导沉默复合体(RISC)内,与其结构匹配的靶mRNA序列结合,从而调节基因表达;另外一条miRNA链则很快降解(Gregory等,2005;Eva等,2007)。Wu等(2006)用3’组蛋白茎环结构取代聚腺苷酸尾巴,结果发现不但可以消除miR-125b对mRNA含量的影响,还可以降低对蛋白质合成的作用。研究结果表明miRNA通过降低翻译效率和聚腺苷酸化mRNA的浓度来抑制基因表达的作用远比阻遏翻译的作用强而全面,不像翻译阻遏那样导致mRNA不可逆的解体。最初的miRNA研究主要集中到细胞增殖、凋亡、发展、分化、代谢等方面。最早在线虫中发现miRNA的功能,如lin-28、lin-14在miRNAlin-4及let一7等调控下,对各阶段特异性发育事件从时间和空间上进行精确调控。随着研究的深入,miRNA越来越多的功能被人们发现(边春景等,2005;Ferracin等,2005;Erik,2007),见表1和表2。

2与癌症相关的主要miRNA

2.1miR-15/16Climmino等(2005)报道,miR-15a和miR-16—1负调控bcP2,这是一个抗凋亡基因,在多种肿瘤中过量表达,包括白血病和淋巴瘤。因此,这2个miRNAs的缺失或下调,导致了bcF2表达的升高,促进了白血病和淋巴瘤的发生。研究还发现,2个CLL病人存在miR-16-1前体的下游7个碱基中有一个C突变为T,这种突变导致miR-16—1表达水平下降,这进一步证明了其肿瘤抑制基因的作用。对于miR-15a和miR-16-1生物学功能的进一步研究还未完成,研究结果显示,miR-16—1表达水平的下降多发现在各种白血病中,而在其他组织来源的肿瘤中并不多见。这说明这个miRNA在免疫系统和B细胞分化中的重要作用。分析表明在114位病人中,超过65%慢性淋巴细胞性白血病人在13q14的小于30kb的共同区域存在miRl5a/16基因的杂合或纯合型缺失,在近50%的外套细胞淋巴瘤、16%~40%的多发性骨髓瘤、约60%的前列腺癌中也检测到此区域的缺失,miR-15a和miR-16—1可能是通过与bcF2的3’UTR的结构作用抑制其靶基因抗凋亡的作用而达到启动细胞凋亡,从而发挥其肿瘤抑制

表1哺乳动物中主要miRNA的生物学功能

2.2Let-7家族由let-7家族编码的miRNA是第一个被发现的可以调节癌基因Ras基因表达的miRNA。Ras蛋白是一个膜相关的GTPase信号蛋白,调节细胞生长、分化(Reinhart等,2000)。大约有15%~30%的人类肿瘤都含有Ras突变,Ras的3’非翻译区域具有多个let-7家族的互补结合位点。研究也证明了在人类细胞中,let-7负调控Ras。在人的肿瘤细胞中过表达let-7导致Ras表达下降。而减少let-7的表达会导致Ras蛋白明显增加。研

中国畜牧兽医2008年第35卷第2期遗传繁育?51?

表2人类中主要miRNA的生物学功能Ras表达。含有Ras3’UTR报告基因载体在翻译

水平上受到了let-7韵抑制,而let-7的抑制剂可以

逆转这一作用。而且,对比人类肺部肿瘤和肿瘤

周边正常组织的let-7和Ras表达水平,发现其表

达是相反的:let-7同源基因在肿瘤中表达下降,而

Ras表达增加(Pasquinelli等,2000)。以上研究结

果表明,let-7对于Ras激活的肺癌可能是一个有

效的治疗药物。并且,let-7的表达下降可能是肺

癌特有的。对21个不同肿瘤病人分析结果表明,

12个肺癌病人的肺癌样品中的let-7表达均显著

降低,而在其他肿瘤病人中只有部分的降低。此

外,对167个miRNAs的表达谱芯片研究结果表

明,肺癌中的大多数miRNAs基因表达并没有发

生改变。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,一个能够调节这些潜在

的癌基因表达的miRNA,可以控制细胞的增殖速

度。在人类基因组中存在12个由let-7同源基因

家族编码的miRNAs,可能起到抑癌基因的作用。

研究发现Let-7家族与肺癌、乳腺癌、子宫癌等有

关的脆性位点有联系。Takamizawa等(2004)发现

let-7在肺癌组织中的表达水平较正常组织普遍

低,而且低表达水平的let-7肺癌患者相对于let-7

表达没有降低的肺癌患者术后生存时间缩短。这

些研究进一步说明let-7可用于诊断,体外组织培

养试验表明,在人的肺癌细胞中瞬时的增加let-7

可抑制细胞的增殖,这也说明let-7在肺组织中可

能是一个抑癌基因。因此,可以考虑使用let-7来

治疗肺癌。线虫试验为研究let-7家族如何控制细

胞的增殖提供了线索。

2.3miR-143及miR-145Michael等(2003)通过

对结直肠癌与正常黏膜的比较发现,miR-143及

miR一145在结直肠腺癌中持续低表达。Ramiro等

(2006)的研究结果也表明,miRNA的表达和肿瘤

发生有密切关系。如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

其加工过程受到破坏。但是,miR-143和miR-145

的肿瘤抑制基因的功能可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。

2.4miR一372及miR一373Voorhoeve等(2006)

?52?遗传繁育中国畜牧兽医2008年第35卷第2期

瘤有着联系,miR一372与miR一373通过Ras癌基因和人类原生成纤维细胞中的野生p53克服细胞的衰老,然而miR-372与miR-373的靶序列并不是p53的mRNA,事实上细胞表达这些miRNA显示,在响应Ras激活时p53和p21诱导正常,而是两个有点沉默使细胞不敏感,影响正常运转。研究结果显示miR-372与miR一373中和p53介导的依赖细胞周期蛋白激酶Ⅱ可能通过直接抑制大量的肿瘤抑制子抑制后来的细胞周期停滞,允许增殖,结论是二者都作为潜在的睾丸生殖细胞肿瘤的癌基因。

2.5miR-21Ciafre等(2005)鉴定了一组在高度恶性的原发性脑组织肿瘤中其表达谱发生改变的miRNAs,其中miR-21在恶性胶质瘤中的表达大幅度上调,而miRNA-128、miR-181a、miR-18lb及miR-181c表达下调。进一步研究表明,在培养的恶性胶质瘤细胞中下调miR-21的表达,可以触发caspases的激活,而导致肿瘤细胞的凋亡。这些研究表明miR-21的异常可能是通过抑制关键性的凋亡相关基因的表达而促进恶性肿瘤的形成。Ferra—cin等(2005)比较了乳腺癌及正常乳房组织miR一21的表达,通过微点阵和Northern印迹验证了miR-21在乳腺癌组织中的表达上调,表明miR-21可能在乳腺癌恶性肿瘤形成中也扮演着癌基因的角色。2.6miR-17—92基因簇Ota等(2004)在血液学恶性肿瘤、弥漫性大B细胞淋巴瘤、细胞淋巴瘤、滤泡性淋巴瘤和原发性皮肤B细胞淋巴瘤中,发现包括一个多顺反子在内的许多转录本位于基因位点13q31,其中编码miR一17—92基因簇的包括6个miRNAs:miR-17、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b-1和miR-92-1。研究发现这类miRNAs在B细胞淋巴瘤样本及细胞系中高度表达,还发现E肛一Myc转基因小鼠在生存4~6月后发生了不明显的B细胞淋巴瘤,但在其造血干细胞中导入截去miR_92的miR一17家族后,发现淋巴瘤的形成明显加速。更有意思的是,当诱导miR-17家族中的单一成员与c-Mye共表达时并没有加速肿瘤的形成,表明miR一17家族的致瘤作用可能是其家族所有成员的相互协同作用所致。

2.7miR一34Lin等报告说在人类肿瘤中发现有3个被miR一34编码的miRNA直接作用于p53和DNA损伤后被诱导。这些miRNA的异常表达下蛋白依赖性激酶Ⅳ,导致细胞周期阻滞。研究人员比较了野生型和p53缺陷型细胞的miRNA表达特征,从中发现了一组参与p53途径的miRNAs家族:miR-34a-c,这种miRNAs与p53途径变化紧密相关——miR一34家族中编码miRNAs的基因是p53直接转录靶标,并且体内体外试验证明miR一34可以由依赖于p53的肿瘤胁迫(oncogenicstress)和DNA损伤诱导产生。

2.8miR一221及miR-222在之前的研究中,研究人员发现即便在癌症的最后阶段,被破坏的p53途径的逆转都能使肿瘤停止生长,甚至通过激活周围健康细胞的免疫反应也可以消除肿瘤。对此的解释,大多数人猜测是蛋白赋予了p53这种能力,但这一研究成果证明是miRNA提高了p53抗肿瘤增生的效果。这一有关p53肿瘤抑制网络的新发现有利于科学家们利用p53途径治疗癌症,也提出了miR-NA通过p53抑制肿瘤细胞生长,促进癌细胞死亡的这一新观点。Carlos等(2007)通过研究证实,作为强有效的p27Kipl调节子细胞周期抑制剂和抑癌抑制子,某种细胞系需要高活性的miR一221和miR-222维持p27水平和持续增殖,有趣的是,高水平的miR-221和miR一222总是和低水平的p27kipl蛋白同时出现在胶质母细胞瘤,因此,过量表达miR-221和miR-222可以通过增强p27kipl的表达抑制肿瘤生长。

3癌症治疗的展望

随着基因芯片、RT-PCR和Northern印迹等方法的应用,建立miRNA敲除小鼠将最终揭示miRNA在哺乳动物生长发育中扮演的角色,在转基因鼠中mir-17-92强烈抑制诱导产生的c-myc基因凋亡,最终导致肿瘤加速生长(Christine等,2007)。miRNA在不同的肿瘤细胞中具有特定的表达水平和模式,人们可以通过对人乳腺癌、肺癌、结直肠癌、颅脑肿瘤、甲状腺癌和淋巴瘤等组织中的miRNA表达谱与正常的组织表达谱进行对比分析,对不同肿瘤特定的miRNA水平进行鉴定,从而有助于肿瘤的早期诊断和治疗。在基因水平上对肿瘤进行生物治疗,思路集中在先找到和肿瘤发生具有密切关系的基因,即肿瘤分子标记物,然后通过药物治疗、RNAi干扰、反义RNA导入等基因治疗方法,使失常的基因表达或蛋白

中国畜牧兽医2008年第35卷第2期遗传繁育?53?

需要解决的难题,首先要识别特定类型的癌症中特定的miRNA,继而研究它们的作用机制,但在基因水平,与肿瘤相关的编码基因目前知道的已超过2000个,寻找作为肿瘤生物治疗特异而高效的靶基因还相对困难。由于miRNA是基因表达和蛋白质翻译过程中的调节分子,在肿瘤的发生过程中起调控的枢纽作用,因此已有专家预测,把miR—NA作为肿瘤生物治疗的靶分子将比编码基因作为靶分子更加有效(Erik,2007)。有报道表明miRNA表达谱分析可反映肿瘤的组织来源、肿瘤的分化状态。目前,国际上的一些研究机构正在积极寻找能作为肿瘤生物治疗的靶miRNA,此外如何传递这些miRNA进入目标组织是另一个障碍。现在已经获得线虫、人类和果蝇的数千个基因组范围的miRNA靶标预测结果,并以治疗为目的开始应用这些miR-NA。随着有关癌症治疗重要理论的突破、关键性难题的解决及通过今后广泛而深入的研究,有效控制和治疗癌症将成为可能。

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?54?生物技术中国畜牧兽医2008年第35卷第2期动物源性饲料检测技术研究进展

卜登攀1,王加启1.贺云霞1,魏宏阳h2.周凌云1

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京100094;

2.农业部奶及奶制品监督检验测试中心(北京),北京100026)

摘要:饲料安全与动物生产、环境污染和人类健康密切相关。动物废弃物进入饲料行业曾经弥补了蛋白质饲料不足的缺口,但却带来了新的问题。自1986年第l例BSE出现后,世界许多国家和地区相继出台相关饲料法规以规范饲料行业,普遍禁止动物源性饲料在反刍动物生产中应用。因此,需要切实可行的检测技术为保障饲料安全提供技术支持。作者以组织学特征为基础的显微镜分析方法,以蛋白质和DNA为基础的免疫学和PCR分析方法、高效液相色谱法和近红外光谱法在动物源性饲料组分中的研究应用进展等方面做了综合评述。

关键词:饲料;疯牛病;肉骨粉;PCR

中图分类号:S816.48文献标识码:A文章编号:167t一7236(2008)02—0054—06

饲料安全已与动物生产、环境污染和人类健康密切相关。动物源性副产品因富含蛋白质、钙、磷等营养成分而被应用于畜禽饲料中,但现有的证据表明,在动物饲料中添加未经加热处理牛源性饲料或感染过痒病因子的牛(羊)肉/肉骨粉(MBM)后能够引发和传播疯牛病(BSE)(Wilesmith等,1991)。1986年英国出现首例BSE后引起了世界许多国家

修回日期:2008-oi-14

作者简介:h登攀(1975一),男,宁夏人,博士,研究方向:反刍动物营养与微生物工程。

通讯作者:王加启(1967一),博士生导师,研究员,研究方向:动物营养与饲料科学。E-mail:wang-jia-qi【@263.net基金项目:农业部无公害农产品质量检测项目。和地区的关注,并通过法律、法规等控制对动物源性饲料成分的使用。1989年,英国禁止了MBM在饲料中应用;欧盟委员会对动物蛋白作为饲料添加剂作了限制(766/2000/EC),鱼粉除可在单胃动物使用外,反刍动物中禁止使用;1996年世界卫生组织建议所有的国家禁止在反刍动物饲料中添加反刍动物源性蛋白质;1997年,美国FDA实施了动物饲料禁例,禁止在反刍动物饲料中使用哺乳动物源性组织,并于2000年12月,美国禁止进口所有动物源性蛋白质;2001年5月,欧盟委员会决定(999/2001/EC)在欧盟国家反刍动物饲料中禁止使用哺乳动物蛋白源性饲料。我国于1999、2001和2004年先后下发了关于对动物源性饲料生产和管理的相关条

AssociationAnalysisbetweenFunctionofmiRNAandFormationofCancer

BAOA—don91?2”,LIUChang—qin92”,WUHong—mei2,LIUShuail”,GUANWei-jun2,MAYue-hui2

(1.InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010018,China;

2.InstituteofAnimalScience,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100094,China;

3.Farming—grazingDepartment,HetaoUniversity,Linhe015000,China;

4.CollegeofMarineLifeSciences,OceanUniversityofChina,Qingdao266003,China)

Abstract:MicroRNAsaresmallnon--codingRNAsabout16~29nucleotidesinlengththatregulategeneexpressionattheposttranscriptionallevelbysilencingoftargeigenes.ItcancausedegradationoftargetmRNAandinhibitthesynthesisofpro—teininkeytimeofcelldegradation,developmentandapoptosis.Researchhasrevealedthat,miRNAsparticipateinformation,developmentandmanycellsignalpathwaysofmalignanttumoraseitheroncogenesortumorsuppressors.Todaytheresearchonassociationanalysis

betweenfunctionofmiRNAandformationofcancerbecomesahotspotathomeandabroad.Thispapersummarizedthedevelopmechanismand‘biologicalfunctionof

miRNA.WealsodiscussedonthemajormiRNAsrelatedtocane—

erandgaveapredictofdiagnosisandtreatmentof

cancer.

ofofcancer

微小RNA功能与癌症形成的关联分析

作者:包阿东, 刘长青, 吴宏梅, 刘帅, 关伟军, 马月辉, BAO A-dong, LIU Chang-qing , WU Hong-mei, LIU Shuai, GUAN Wei-jun, MA Yue-hui

作者单位:包阿东,BAO A-dong(内蒙古农业大学动物科学与医学学院,呼和浩特,010018;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京,100094;内蒙古河套大学农牧科学系,临河,015000), 刘长青

,LIU Chang-qing(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京,100094;中国海洋大学海洋生

命学院,青岛,266003), 吴宏梅,关伟军,马月辉,WU Hong-mei,GUAN Wei-jun,MA Yue-

hui(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京,100094), 刘帅,LIU Shuai(内蒙古农业大

学动物科学与医学学院,呼和浩特,010018;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京

,100094)

刊名:

中国畜牧兽医

英文刊名:CHINA ANIMAL HUSBANDRY & VETERINARY MEDICINE

年,卷(期):2008,35(2)

被引用次数:1次

参考文献(26条)

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12.Kim V N MicroRNA precursors in motion:exportin-5 mediates their nuclear export 2004

https://www.wendangku.net/doc/c74402139.html,ndthaler M.Yalcin A.Tuschl T The human DiGeorge syndromecritical region gene 8 and its

D.melanogaster homolog are required for miRNA biogenesis 2004

https://www.wendangku.net/doc/c74402139.html,u N C.Lim L P.Weinstein E G An abundant class of tiny RNAs with probable regulatory roles in Caenorhabditis elegans 2001(5543)

15.Lee R C.Feinbaum R L.Ambros V The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14 1993(05)

16.Lee R C.Ambros V An extensive class of small RNAs in Caenorhabditis elegans 2001(5543)

17.Michael M Z.OConnor S M.Van H P N G Reduced accumulation of specific microRNAs in colorectal neopla-sia 2003(12)

target for 13q31-q32 amplification in malignant lymphoma 2004(09)

19.Pasquinelli A E Conservation of the sequence and temporal expression of let-7 heterochronic regulatory RNA 2000

20.Ramiro G.Muller F MicroRNA expression and funetion in cancer 2006(12)

21.Reinhart B J The 21-nucleotide let-7 RNA regulates developmental timing in Caenorhabditis elegans 2000

22.Takamizawa J.Konishi H.Yanagisawa K Reduced expression of the let-7 microRNAs in human lung cancers in association with shortened postoperative survival 2004(11)

23.Voorhoeve P M.Le S C.Schrier M A genetic screen implicates miRNA-372 and miRNA-373 as oncogenes intesticular germ cell tumors 2006(06)

24.Wightman B.Ha I.Ruvkun G Post transcriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C elegans 1993(05)

25.Wu L G.Fan J H.Belasco J G MicroRNAs direct rapid deadenylation og mRNA 2006(11)

26.Yi R.Qin Y.Macara I G Exportin-5 mediates the nuclear export of pre-microRNAs and short hairpin RNAs 2003

相似文献(1条)

1.学位论文陈俊宇整合非编码RNA的人类基因调控网络研究2007

后基因组时代的分子生物学研究需要从整体的角度,系统地阐述基因参与的生物调控过程。基因调控网络是描述生物体内基因相互作用的方式之一,调控网络以节点表示生物体的基因,以节点之间的连线表示两个基因的相互作用。目前已有的研究主要关注蛋白编码基因之间的相互作用。

随着近年来非编码RNA(noncoding RNA),特别是miRNA功能研究的深入,显示生物体内存在着广泛的基因转录后调控。如一个miRNA基因可以调控数以百计的蛋白编码基因的表达;已有实验结果显示miRNA基因在胚胎发育、组织分化、癌症形成等过程中扮演着关键角色。

本研究提出了构建基因调控网络的新观点,通过综合不同来源的数据,首次构建了包含蛋白编码基因与非编码RNA基因的人类基因调控网络。

论文在miRNA靶目标预测的数据方面采用了综合多种计算机预测方法,以及结合作用位点保守与不保守两类情况的数据,通过GO(Gene Ontology)分析统计了miRNA预测靶基因的功能分布特点。提出现已发表的milRNA靶基因分析因为往往只使用一种计算机预测方法,并且只采用物种间保守的靶基因预测结果,可能导致所得出的推论与miRNA的实际功能不一致。

论文分析得到调控一个蛋白编码基因的miRNA数目,与该蛋白基因跟其他基因的相互作用数目之间存在着相关性。论文根据基因的调控miRNA数目与跟其他基因的相互作用数目两个属性对蛋白编码基因进行分类,发现受miRNA调控数目多的基因较多与转录相关;而与其他蛋白编码基因作用较多的基因,相应的miRNA作用位点数较少,并且与基因的翻译、RNA剪切等有关。

论文根据所建立的基因调控网络,系统地分析了人类基因组中涉及miRNA的三类作用模式:(1)宿主基因与内含子miRNA共同作用于另一个蛋白编码基因。其中发现了一个宿主基因与其内含子miRNA共同负调控靶基因的已验证的实例,为研究内含子miRNA的起源提供了新的材料;(2)miRNA簇中的不同miRNA分别作用于存在着相互作用的两个蛋白编码基因。其中一个预测的结果已为最新的实验结果所证实,为研究miRNA簇内的不同miRNA基因与靶基因之间的协同进化提供了参考数据;(3)预测了一个由两个宿主基因与其各自的内含子miRNA形成双向负调控回路的例子。本研究的结果为进一步认识人类miRNA基因的功能特性提供了重要参考,论文所预测的结果为实验验证提供了基础,为研究模式生物的基因调控机制的进化提供了参考。

引证文献(1条)

1.刘晨.张倩.郑智慧.赵宝华微小RNA在肿瘤发生、发展中的作用[期刊论文]-重庆医学 2010(5)

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