收稿日期:2006-08-14
作者简介：相 丽(1983-)，女，汉，在读硕士;
通讯作者：葛志强(1963-)，男，汉，副教授，博士，研究方向：细胞培养工程,E -mail:gezhiq@eyou 1com 。 m i RNA 功能的研究进展
相 丽，葛志强
(天津大学化工学院制药工程系，天津 300072)
摘 要：综述了m i RNA 功能的最新研究进展。m i RNA 是一类长度约20～24nt 的非编码调控单链小分子RNA，其功能和作用是近年来分子生物学界关注的重点。这些微小的RNA 控制着包括细胞增殖、凋亡、器官发生、发育、造血以及肿瘤发生等若干途径。最近研究发现,m i RNA 可能同时具有肿瘤抑制因子和源癌基因的功能，并且可能在癌症的诊断和中发挥重要的作用。m i RNA 可以通过影响或者调控细胞增殖、分化过程中的信使RNA 和关键蛋白质等参与细胞的发育。此外,m i RNA 对多种植物激素的调控作用对于植物体的发育也具有重要意义。关键词:m i RNA；源癌基因；肿瘤抑制因子；细胞发育；生长素中图分类号:Q74 文献标识码:A
文章编号:1008-9632(2007)04-0008-04
m i RNA (m icr oRNA )是一类长度很短的非编码调
控单链小分子RNA，约20～24nt (少数小于20nt )，由一段具有发卡环结构的长度为70～80nt 的单链RNA 前体剪切后生成，通过与其目标mRNA 分子的3′端非编码区域(3′UTR )mRNA 分子的翻译受到抑制。迄今为止，只有少数m i RNA 的生物学功能被发现，例如动物m iRNA 参与细胞凋亡和生长控制以及脂肪代谢等生命活动，植物m i RNA 参与植物体的发
防火墙终结者
育调控、细胞分化和抗病毒机制等生命活动[1]
。而发现的很多m iRNA 的功能尚未明确，但研究工作方兴未艾。本文拟对近期m i RNA 功能的研究进展作一简介。1 m iRNA 与癌症
有关m iRNA 与癌症的关系目前存在着矛盾的观点，不同的研究者在不同的体系中得到的结论明显不同，有人发现m i RNA 像源癌基因一样，其突变或者错误表达可引发多种人类癌症。但也有人发现m iRNA 具有肿瘤抑制因子的功能，可抑制多种重要癌症相关 基因的表达，且在癌症的分类中可发挥巨大的作用[2]
。111 m i RNA 参与肿瘤增殖
Hatfield 等人[3]
在对果蝇干细胞分化的研究中发现dicer -1(m iRNA 生物合成的必须基因)突变的果蝇生殖干细胞从G1期进入S 期延迟，进而导致生长速率显著降低，这表明干细胞通过G1/S 检查点需要m iRNA 的参与，因此猜测肿瘤细胞能够不断增殖也是采用了与干细胞相似的机制。
112 m i RNA 是潜在的源癌基因
最近的研究表明在已经发现的人类m iRNA 中，大约有50%定位于基因组易突变的部位，并且这些部位与癌症发生有密切的联系。m ir -125b -1(线虫的lin -4的同族体)定位于11q24染体上易发生突变的部位，它的缺失可导致肺癌、乳腺癌或子宫颈癌。Slno 2
ki 等人[4]
的研究还发现该基因与白血病的发生有关。尽管还不完全清楚m ir -125b -1的表达是怎么调控肿瘤细胞发生的，但至少表明这个基因是一个源癌基因。
人类淋巴瘤B 细胞中富集了大量的m ir -17-92多顺反子，研究发现人类和果蝇基因组的转录因子c -Myc 可以调控自身大约10%～15%的基因，影响细
胞的增殖和死亡。L in 等人[5]
研究发现，与正常组织样本相比癌细胞中起源于m ir -17-92的前体和成熟m iRNA 明显增加。在小鼠淋巴瘤B 细胞中m ir -17-92表达增强并与c -m yc 表达协同作用加速肿瘤细胞的增殖扩散，而且起源于造血干细胞并表达m ir -17-92和c -m yc 的肿瘤细胞凋亡现象消失，因此认为
m ir -17-92可能是潜在的人类源癌基因[6]
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。113 m i RNA 具有肿瘤抑制作用
Calin 等人在2001年就提出了m i RNA 具有肿瘤抑
制因子的功能。最近Ci mm ino 等人[7]
研究发现m i R -15a 和m iR -16-1对BCL 2(抗凋亡基因，在多种人类癌症细胞中过表达)具有负调控作用,m ir -15a 和m ir -16-1的缺失或者下调会导致BCL2表达水平升高,
进而导致骨髓淋巴瘤和白血病的发生。Steven 等人
[8]
8
发现let-7在正常的成年人肺组织中正常表达而在肺肿瘤细胞中几乎不表达，而RAS源癌基因在肺肿瘤细胞中的表达水平明显高于正常肺组织。通过微阵列分析证明RAS的表达受到Let-7蛋白的负调控,let-7 m iRNA在肺组织中具有肿瘤抑制因子的作用。对它的深入研究可能为肺癌提供一个新的机制。
114 m i RNA与癌症分类
Lu等人[9]发明了m i RNA表达压型法，该方法通过检测m iRNA的表达形式对癌症进行分类。这种高敏感度的方法叫做bead-based hybridization technol o2 gy，将与目的m i RNA互补的寡核苷酸捕获探针偶联到直径为5μm的聚苯乙烯羧酸脂珠上，该珠内部注入了可以产生100种颜的两种荧光试剂混合液，每个探针代表了一种特异的m i RNA。他们运用这种方法对334个样本的217种哺乳动物(包括多种人类癌症) m iRNA表达情况进行了系统的分析，发现m iRNA表达压型反映了肿瘤细胞的线性发育和分化状态，并且与正常组织相比肿瘤组织中的m i RNA对与其相关的生理过程具有普遍的下调现象。在对相同样本的检测中,m iRNA表达压型法成功的区分了只有微小差异的肿瘤细胞，比现在应用的mRNA压型法精确的多。m iRNA表达压型法作为癌症的分类手段具有极大的潜力。
2 m iRNA与细胞发育
m i RNA最为经典的功能表现在调控个体发育方面，已有大量文献对m iRNA在果蝇和线虫个体发育过程中的作用进行了详细的报道，随着研究的深入，最近又发现了m iRNA在细胞发育过程中的新功能。
211 m i RNA参与ARE介导的mRNA快速降解最近的报道提供的一些证据表明，至少在某些情况下m iRNA与ARE介导的mRNA的不稳定性有关。在果蝇S2细胞中进行的RNA i筛选显示,m i RNA/ RNA i系统的主要成分D icer1、A rgonaute1(Ag o1)和Ago2参与了由ARE介导的肿瘤坏死因子α(T NFα)启动的mRNA的快速降解。mRNA的这种快速降解对于D icer的需求在HeLa细胞中被进一步证实。Jing等人[10]研究发现在ARE介导的mRNA降解过程中需要m iR16(一种含有与ARE序列互补的UAAAUAUU序列的人类m iRNA)的参与，且m iR16对ARE-RNA衰减的影响具有序列特异性。研究结果表明m i RNA和ARE结合蛋白(如TTP)协同作用识别ARE序列是诱导ARE介导的mRNA降解的必要步骤。
212 m i RNA影响蛋白质合成
早期研究发现线虫中的m i RNA通过与3′UTR序列相互作用抑制蛋白质在靶mRNA上的合成。最近发现，线虫中的lin-4m i RNA可以在不改变它的靶mRNA lin-14的多聚核糖体分布状态的情况下抑制lin-14mRNA编码的蛋白质的合成表达[11]。说明lin-4m i RNA通过阻断翻译链的延长或者迅速降解新合成的肽链来阻遏蛋白质的合成，而在这一过程中蛋白质的翻译速率可能没有被改变。Shveta等人[12]最近在以线虫为模型对m i RNA功能的研究中发现，即使m iRNA与它们的靶位置不完全配对,m iRNA-m
RNA 复合体仍然可以在不影响mRNA表达水平的情况下抑制蛋白质的表达。对m iRNA的多样性、高丰度及其具有众多mRNA靶位点的研究表明m iRNA具有抑制总体蛋白质合成的功能。
213 m i RNA调控神经细胞的发育
在哺乳动物的神经系统中，控制mRNA翻译的时空性对突触的发育起重要作用，但在已经分离的众多哺乳动物大脑m iRNA中并没有发现特异性调控突触功能的m iRNA及其靶mRNA。Schratt等人[13]最近对m iR134(定位于小鼠海马趾神经元的突触分支处的大脑特异性m iRNA)的研究显示,m iR134抑制性地调控神经细胞树突/轴突发育的蛋白激酶L i mk1的mRNA 的翻译过程，进而影响了突触间隙的大小。
214 m i RNA调控胚胎发生过程中关键蛋白质的表达级联信号和转录因子通过很多途径控制胚胎的发生，并在这个过程中辅助调控蛋白质表达的时空性。胚胎发生过程中，系统特异性m iRNA通过调控其靶mRNA的翻译来调节蛋白质的合成水平。Zhao等人[14]最近通过对在心肌和骨骼肌中特异性表达的m i R -1-1和m i R-1-2的研究发现,m iR-1基因是肌肉分化调控因子的直接转录靶，在心脏的发育过程中表达m iR-1将导致心室的心肌细胞减少，而m iR-1的靶Hand2是提高心室心肌细胞伸展性的转录因子。m iR-1决定心脏发育中关键调控蛋白的作用，进而控制心脏发生过程中细胞分化和增殖的平衡[15]。
3 m i RNA与植物体发育
植物的m iRNA通常对它们的靶mRNA表现出较高的匹配度，这导致了靶mRNA断裂。有趣的是，很多已知的植物m iRNA是转录因子，尤其是那些参与发育调控和细胞分化的m iRNA。
311 m i RNA调控植物生长素应答因子的表达
植物生长素在植物生长过程中起到关键性作用，很多生长素受到生长素应答转录因子(ARF)家族的调控。已有实验证明m i RNA的靶mRNA包括与生长素应答过程相关的几个mRNA。
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ARF17是类GH3mRNA的早期生长素应答基因的调控子，控制植物发育过程中类GH-3的正常表达，并且受到m i R-160的调控。最近研究发现在表达ARF17且具有m iR-160抗性的植物中,ARF17mRNA 的表达量增加，同时生长素诱导的类GH3mRNA (YD K1/GH312、GH313、GH315和编码生长素变化蛋白的D FL1/GH316)的聚合状态改变，并且发现这些具有m iR-160抗性的植物体有巨大的发育缺陷。这表明m iR160通过对ARF17的靶作用建立了ARF17-生长素反应途径的分子联系，并与ARF转录后调控有关[16]。m iR160对ARF17介导的调控机制的控制作用是植物正常发育所必需的。
除了m i R160对ARF17有调控作用,m iR167和m iR393的靶基因也与生长素信号有关。m iR167介导A
RF8对类GH-3基因表达的调控作用，进而影响游离I A A的表达水平；而m i R393的靶mRNA编码SCF E3泛素联接酶(使Aux/I A A蛋白在生长素刺激下泛素依赖性降解)的特异性成分TI R1；并且实验证明m iRNA的生物合成或者功能相关的重要基因的突变体具有多种发育缺陷[17]。因此m iRNA诱导生长素应答因子的发生是早期生长素应答基因调节性表达和植物体正常发育所必需的。
312 m i RNA下调侧根发育的生长素信号
拟南芥的m i R164通常以mRNA的5个NAM/AT2 AF/CUC(NAC)编码区(包括转换侧根发生的生长素信号—NAC1)为靶调控植物激素的表达水平进而调控植物体的发育。Guo等人[18]利用瞬时表达系统研究发现m iR164诱发内源或者转基因的NAC1mRNA的断裂，产生特异性3′末端片断。在拟南芥m ir164a和m ir164b突变体中表达较少的m iR164和较多的NAC1 mRNA，并产生较多的侧根；而在野生型中诱导m i R164表达导致NAC1mRNA水平的降低以及侧根生成的减少。进一步研究发现在NAC1突变体中mRNA与m iR164的碱基配对受到破坏，阻碍了mRNA的断裂，使mRNA代谢过程紊乱，导致多种植物表型出现。研究表明m iR164生长素感应现象通过清除NAC1mRNA 的自我平衡机制来下调生长素信号，从而负调控侧根的发育。
4 展望
目前只是粗略的了解了m i RNA参与的错综复杂的基因调控网络，但可以确定的是，掌握m i RNA的广
泛功能及其作用机理，并且确定那些具有与m iRNA相互影响的因子对描绘这些基因调控网络和探索人类生长、发育和疾病等是非常重要的。对m i RNA功能及其作用原理的进一步研究将有利于发明和改进技术手段用于疾病检测和生物学的研究。
参考文献:
[1]Ki m V N1M icr oRNA bi ogenesis:coordinated cr opp ing and
dicing[J]1Nat Rev Mol Cell B i o,2005,6:376～385. [2]Esquela-kerscher A1&Slack F J1Oncom irs-m icr oRNA s
with a r ole in cancer[J].Nature Revie ws Cancer,2006,6: 259～269.
[3]Hatfield S D,Shcherbata H R,Fischer K A,et al.Ste m
cell divisi on is regulated by the m icr oRNA path way[J].
Nature,2005,435:974～978.
[4]Sonoki T,I w anaga E,M itsuya H,et al1I nserti on of m i2
croRNA-125b-1,a hu man homol ogue of lin-4,int o a rearranged i m munogl obulin heavy chain gene l ocus in a pa2 tient with p recurs or B-cell acute ly mphoblastic leuke m ia [J]1Leuke m ia,2005,19(11):2009～2010.
[5]He L,Thom s on J M,He mann M T,et al.A m icr oRNA
polycistr on as a potential hu man oncogene[J]1Nature, 2005,435:828～833.
[6]O′Donnell K A,W entzel E A,Zeller K I,et al1c-Myc-
regulated m icr oRNA s modulate E2F1exp ressi on[J]1 Nature,2005,435:839～843.
[7]Ci m m ino A,George A C,Muller F,et al1m iR-15and
m iR-16induce apop t osis by targeti on BCL2[J]1P NAS, 2005,102(39):13944～13949.
[8]Johns on SM,Gr osshans H,Shingara J,et al1RAS is regu2
lated by the let-7m icr oRNA fa m ily[J]1Cell,2005, 120:635～647.
[9]Lu J,Getz G,M iska E A,et al1M icr oRNA exp ressi on p r o2
files classify hu man cancers[J]1Nature,2005,435:834～838.
[10]J ing Q,Huang S,Guth S,et al1I nvolvement of m icr oRNA
盂兰盆节in AU-rich ele ment-mediated mRNA instability[J]1 Cell,2005,120:623～634.
[11]Bartel D P1M icr oRNA s:Genom ics,B i ogenesis,Mecha2
nis m,and Functi on[J]1Cell,2004,116(2):281～297.
[12]Bagga S,B racht J,Hunter S,et al1Regulati on by let-7
and lin-4m i RNA s results in target mRNA degradati on [J]1Cell,2005,122:553～563.
[13]Schratt G M,Tuebing F,N igh E A.B rain-s pecific m i2
cr oRNA regulates dendritic s p ine devel opment[J]1Nature, 2006,439:283～289.
[14]Zhao Y,Samal E,Srivastava D1Seru m res ponse fact or
regulates a muscle-s pecific m icr oRNA that targets Hand2 during cardi ogenesis[J]1Nature,2005,436:214～220.
[15]Schubert C1m icr oRNA s Manage the heart[J]1Nature
01
M edicine,2005,11:714.
[16]Mall ory A C,Bartel D P,Bartel B1M icr oRNA-directed
regulati on of arabidop sis AUX I N RESPON SE FACTOR17is essential for p r oper devel opment and modulates ex p ressi on of early auxin res ponse genes[J]1Plant Cell,2005,17:1360～1375.
[17]Laufs P,Peaucelle A,Morin H et al1M icr oRNA regula2
ti on of the C UC genes is required for boundary size contr ol in
A rabidopsis meriste m s[J]1Devel opment,2004,131:4311
垄断优势理论～4322.
[18]Guo H S,Xie Q,Fei J F,et al1M icr oRNA directs mRNA
cleavage of the transcri p ti on fact or NAC1t o downregulate auxin signals f or arabidop sis lateral r oot devel opment[J]1 Plant Cell,2005,17:1376～1386.
Advances i n the functi on of m i RNA
X I A NG L i,GE Zhi-qiang
(Tianjin University,Tianjin300072,China)
Abstract:The recent discovery of m icr oRNA s(m i RNA s)t ook many by sur p rise because of their unorthodox features and wides p read functi ons1These tiny,22-nucleotide,RNA s contr ol several path ways including devel op2 mental ti m ing,hae mat opoiesis,organogenesis,apop t osis,cell p r oliferati on and possible even tu morigenesis1Re2 cent evidence has shown that m i RNA mutati ons or m is-ex p ressi on correlated with vari ous hu man cancers and indi2 cated that m i RNA s could functi on as tu mour supp ress ors and oncogenes1m i RNA s have shown t o rep ress the exp res2 si on of i m portant cancer-related genes and m ight p r ove useful in the diagnosis and treat m ent of cancer1Moreover, m i RNA s can regulate mRNA s and key p r oteins which involve in the p r oliferati on of cells1m i RNA s als o have great significance t o the devel opment of p lant1The advances in the functi ons of m icr oRNA s were summarizes1 Keywords:m i RNA;cancer-related genes;the p r ol
iferati on of cells;gr owth hor mone
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Analysis on m itochondr i a l N D5gene sequences of Chi n ese m itten crabs
(E riocheir japon ica sinensis)
倒逼ZHANG Dai-zhen1T ANG Bo-p ing1S UN Hong-ying2 (11J iangsu Pr ovincial Key Laborat ory of CoastalW etland B i ores ources and Envir onmental Pr otecti on, Yancheng Teachers College1Yancheng224002China;21J iangsu Key Laborat ory f or
B i odiversity and B i otechnol ogy,Nanjing Nor mal University1Nanjing210097,China)
Abstract:It is critical t o find a molecular marker t o distinguish crabs of different river syste m s in aquaculture1 Partial sequences of m it ochondrial ND5gene sequences were deter m ined fr om thirteen sa mp les of E riocheir japonica sinensis in the study1Among853nucleotides obtained,the average A,T,G and C contents were4012%, 3019%,912%,1917%res pectively1A t otal of eight hap l otypes were defined,and hap l otype diversity was018851 There were sixteen variable sites among hap l oty pes,nucleotide diversity was010041Average genetic distance was 010041But hap l oty pes
EJSⅠand EJSⅡshared by5318%of all samp les and distributed in different branchs in NJ and UPG MA trees m ight be the ancestral ones1It was concluded ND5sequence m ight be more useful in distinguis2 hing crabs of different syste m s by PCR-RF LP or AS-PCR method in future according t o our study1 Keywords:ND5gene;PCR/RF LP;variable site
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