miRNA一种新的基因表达调节子

合集下载

miRNA调节对于基因表达的影响

miRNA调节对于基因表达的影响

miRNA调节对于基因表达的影响miRNA是一类短链RNA,一直以来都被认为是一种不具有翻译功能的RNA,然而,在近年来的研究中,发现miRNA可以通过与mRNA结合,进而调控基因表达。

miRNA作为一种小分子RNA,其长度一般为21-25个核苷酸,其主要作用是通过与mRNA结合,以一种互补碱基配对的方式,导致mRNA的翻译或降解,从而影响基因的表达。

miRNA作用于的靶标基因数量众多,并且每个miRNA可以作用于多个靶标基因。

這种"一主多从" 的特性使得 miRNA 同時调節了很多基因的表达,这也是miRNA 调控网络相对于其他调控网络的优势所在。

miRNA调节基因表达的机制有两种,一种是通过选择性地降解靶mRNA,这从而阻碍了mRNA的翻译;第二种机制是 miRNA 的结合导致靶mRNA的翻译障碍,从而突出其重要性。

miRNA 的生物学功能非常丰富,他们在许多调控过程中起到了重要的作用。

miRNA往往对细胞周期调控、分化、凋亡和肿瘤发生等方面均有深远影响。

miRNA 调控的重要性也在不断得到认知,一系列的研究表明 miRNA 在生物学上具有非常重要的作用。

研究数据表明, miRNA 与各种疾病的关系非常密切,包括心血管病、癌症、皮肤病、精神病、免疫系统疾病和感染等。

因此, miRNA 的针对性研究和通用性研究是十分有必要的。

miRNA 的调节网络是非常复杂的,miRNA 调控网络的重要性在對基因轉錄、表达与調控等方面都有著非常深遠和廣泛的影响。

對于 miRNA 在神经生物学和心动病学上的研究表明,在这些领域中也存在着 miRNA 调控的巨大潜力。

总的来说,miRNA 对基因表达的调控机制在近年来的研究中得到了充分的认知。

miRNA 作为一种新型的基因调控分子,其功能异常复杂。

随着 miRNA 研究的进行,我们将不断发现 miRNA 的本质和应用,加深其在基因调控领域的地位。

miRNA调控对基因表达的影响研究

miRNA调控对基因表达的影响研究

miRNA调控对基因表达的影响研究随着科学技术的不断进步,人类对基因的研究也越来越深入。

基因是构成生物体的最基本的遗传物质,它们决定了生物体的遗传性状和生命过程。

为了进一步研究基因,科学家们开始探索基因表达调控的机制,其中miRNA调控对基因表达的影响备受关注。

miRNA是microRNA的缩写,是一类短小的非编码RNA分子,具有调控基因表达的功能。

miRNA的发现最早可以追溯到1993年,当时美国科学家李永和Padgett等人发现通过微调RNA前体转录体的选择性剪接可以产生非编码RNA分子。

随后,Nguyen等人发现了miRNA对lin-4基因表达的负反馈调控作用,这是miRNA调控的第一个例子。

miRNA是通过与mRNA结合来调控基因表达的。

在细胞内,mRNA是mRNA 和基因蛋白质的中介物,miRNA与mRNA结合后可以促进mRNA的降解,或者通过抑制其翻译的方式来影响基因表达。

具体而言,miRNA与靶mRNA上特定的区域进行互补结合,并通过RNA诱导沉默复合物(RISC)介导的靶向降解或转录后剪切抑制等方式,最终保持基因表达水平的稳定性。

miRNA调控对基因表达的影响非常广泛,包括细胞周期调节、细胞分化、细胞凋亡、肿瘤发生和免疫反应等多个方面。

在细胞周期调节方面,miRNA可以通过调节细胞周期调控基因的表达,控制细胞周期的进程。

例如,miR-21可以调控p27、p21等周期蛋白的表达,进而促进细胞周期的进程。

在细胞分化方面,miRNA也发挥着重要的作用。

例如,miR-375可以调控内分泌细胞的分化和胰岛素分泌功能,miR-155可以调控B细胞的分化和免疫反应。

在肿瘤发生和免疫反应方面,miRNA也具有非常重要的作用。

例如,miR-34可以抑制肿瘤干细胞的自我更新和增殖,miR-146可以调控T细胞的免疫反应等。

miRNA调控对基因表达的影响的研究不仅可以帮助我们更深入地探索基因表达调控机制,而且还有潜在的临床应用前景。

mirna作用原理

mirna作用原理

mirna作用原理miRNA,即microRNA,是一类非编码RNA分子,其作用原理主要是通过靶向特定的mRNA,从而调控基因表达。

miRNA在细胞内起着重要的调控作用,参与多种生物学过程,包括细胞增殖、分化、凋亡等。

miRNA的作用原理可以分为两个主要步骤:miRNA的合成和miRNA的靶向调控。

首先,miRNA在细胞内经过一系列的转录和加工过程,最终形成成熟的miRNA分子。

在这个过程中,miRNA会与蛋白质形成合成复合物,保护miRNA免受降解。

成熟的miRNA 分子会结合到RISC(RNA-induced silencing complex)中,形成miRNA-RISC复合物。

接着,miRNA-RISC复合物会通过碱基互补的方式与靶向的mRNA 结合。

一旦miRNA与mRNA结合,会导致mRNA的翻译受到抑制或降解,从而影响基因的表达。

miRNA-RISC复合物可以通过多种方式调控靶向mRNA的命运,例如促使mRNA的降解、阻碍mRNA 的翻译或诱导mRNA的解旋。

miRNA的靶向调控是高度特异的,一条miRNA可以同时调控多个靶向基因,而一个基因也可以受到多条miRNA的调控。

这种复杂的调控网络使miRNA在细胞内起着重要的调控作用,维持基因表达的平衡。

miRNA的作用原理在许多生物学过程中都起着重要的作用。

例如,在细胞增殖中,miRNA可以调控细胞周期的进程,控制细胞的增殖速率。

在细胞凋亡中,miRNA也可以参与调控凋亡相关基因的表达,影响细胞的生存与死亡。

此外,miRNA还可以调控细胞分化、代谢等多个方面的生物学过程。

最近的研究表明,miRNA在许多疾病的发生发展中也发挥着重要的作用。

例如,在肿瘤的发生中,miRNA的异常表达可以影响肿瘤相关基因的表达,促进或抑制肿瘤的生长。

因此,miRNA的作用原理不仅在基础生物学研究中具有重要意义,也在疾病治疗和诊断中具有潜在的应用前景。

总的来说,miRNA作为一类重要的非编码RNA分子,通过靶向调控mRNA的表达,参与调控细胞内的基因表达。

基因表达调控的分子机制

基因表达调控的分子机制

基因表达调控的分子机制基因表达调控是指生物体在遗传层面上对基因表达过程进行调控的现象,包括转录、翻译、修饰等多个环节。

这些调控机制的作用是通过控制基因的表达,使得细胞可以适应外部环境变化,维持内稳态平衡,并完成特定的发育过程。

基因表达调控的分子机制包括转录因子、miRNA、DNA甲基化等多种因素。

转录因子是一种能够结合到DNA上的蛋白质,它通过与DNA特定序列的结合来激活或抑制基因表达。

转录因子在特定条件下可结合到一些物质,如激素、细胞因子和信号分子等,从而抑制或激活基因转录。

同时,转录因子也可以和其他蛋白质结合,在形成复合体的同时介导基因的激活或抑制。

miRNA是一类能够通过对靶标mRNA的识别和结合来抑制基因表达的小分子RNA。

miRNA的作用机制主要是通过RNA依赖性RNA酶绑定到靶标mRNA上,并诱导其降解,从而减少基因表达。

miRNA的表达与外部环境的变化、细胞发育等密切相关,并作用于调控细胞增殖、分化、凋亡等多个生物学过程。

DNA甲基化是指DNA分子中部分位置发生甲基化修饰,这种修饰可影响基因表达。

在细胞分化过程中,一些基因被发生DNA甲基化修饰,进而抑制其表达。

DNA甲基化的机制与转录因子、miRNA的调控存在交互作用,综合发挥作用。

此外,组蛋白修饰、非编码RNA、蛋白质降解等机制也与基因表达调控密切相关。

这些机制相互作用,对基因表达进行调节,从而实现细胞内的功能和特定的生物学过程。

总体来说,基因表达调控的分子机制非常复杂,涉及到多个调控层面的相互作用。

这些机制维持了细胞的功能、结构与内稳态平衡,并促成了生物体的发育、适应和进化。

未来的研究工作还需深入探究这些机制的相互联系和调节方式,以期更好地理解和治疗相关疾病,为生物医学领域的发展做出贡献。

MicroRNA在肿瘤分子诊断中的应用

MicroRNA在肿瘤分子诊断中的应用

MicroRNA在肿瘤分⼦诊断中的应⽤MicroRNA 在肿瘤分⼦诊断中的应⽤欧志英 夏慧敏[摘 要] MicroRNA (miRNA )在⼤多真核⽣物中表达,通过抑制翻译或诱导靶mRNA 降解。

miRNA 是⼀种新的转录后基因表达调控模式,在复杂疾病形成过程中发挥着重要作⽤,调节了多种⽣物学过程,包括⽣长发育、信号转导、免疫调节、细胞凋亡、增殖及肿瘤发⽣等。

越来越多的证据表明异常表达的miRNA 是⼈类疾病的标志,包括肿瘤。

差异表达的miRNA 可能作为疾病早期诊断、分⼦分型及预后判断的指标,同时也可能成为多种肿瘤耐药新的治疗靶标。

因此,miRNA 在肿瘤中可能作为诊断、预测和治疗的⽣物标志。

[关键词] 肿瘤;MicroRNA (miRNA );分⼦诊断;治疗;预测;⽣物标志物Application of microRNA in cancer molecular diagnosisOU Zhiying ,XIA Huimin(Molecular Biology Lab, Guangzhou Women and Children's Medical Center, Guangdong, Guangzhou 510623, China) [ABSTRACT] MicroRNA (miRNA) is a new mode of post-transcriptional regulation of gene expression. It is expressed in most of the eukaryotes, which can inhibit translation or induce target mRNA degradation. miRNA plays an important role in the formation of complex diseases and regulates a variety of biological processes, including growth and development, signal transduction, immune regulation, apoptosis, proliferation and tumor genesis and so on. More and more evidences show that the abnormal expression of miRNA is a sign of human diseases, including cancer. Differentially expressed miRNA may be used as the indicators of early diagnosis, molecular typing and prognosis. It may also be a variety of tumor-resistant new therapeutic targets. Therefore, miRNA may be used as cancer biomarkers for diagnosis, prediction and treatment.[KEY WORDS] Tumor ;MicroRNA(miRNA);Molecular diagnosis ;Therapy ;Prediction ;Biomarker基⾦项⽬:⼴东省⾃然科学基⾦(20121054);⼴州市重⼤民⽣科技专项(2010U1-E00741)作者单位:⼴州市妇⼥⼉童医疗中⼼分⼦⽣物学实验室,⼴东,⼴州 510623通讯作者:欧志英,E-mail: ouzhiying@/doc/5e6817334.htmlmiRNA 作为⼀类重要的参与基因表达调控的分⼦,代表了⼀种新的基因表达调控模式,它在细胞中调节约30%的蛋⽩编码基因,在致病过程中起着重要作⽤。

miRNA调控机制及其生物学意义

miRNA调控机制及其生物学意义

miRNA调控机制及其生物学意义miRNA(MicroRNA),又称微RNA,是一种长度为18-25个核苷酸的非编码RNA分子。

它们主要通过靶向在翻译前或翻译后调节蛋白质的表达。

miRNA基因是由RNA聚合酶Ⅱ转录出的pri-miRNA,初级转录物在细胞核中被切割为70-100个核苷酸的预miRNA,内质网起泡体中再被Dicer酶切割为2链miRNA。

miRNA是典型的post-transcriptional调节因子。

通过精准的“信息检索”机制靶向调节基因表达,影响了生物的多种生理和病理过程。

miRNA为细胞调控提供了新的机制,生物进化中也扮演着越来越重要的角色。

miRNA调节的生物学意义主要体现在以下几个方面:1. 疾病诊断和治疗miRNA与疾病的发生、发展密切相关。

例如,在某些肿瘤中,miRNA失调导致了肿瘤的高度增殖、侵犯和转移。

因此,研究清楚miRNA调控的靶点和机制,对于诊断和治疗临床相关疾病有着积极的作用。

2. 基因表达调控miRNA调节基因表达,并能通过调节基因表达控制多个细胞及生物过程,如细胞增殖、分化、凋亡等。

研究miRNA的特异性靶向调控机制,有助于揭示基因表达的调控网络。

3. 生物进化调控miRNA作为一种越来越重要的调节因子,在生物进化中发挥着重要的作用。

通过在调控基因表达和进化中发挥的作用,miRNA使得生物特征逐渐发生改变,有助于物种适应环境变化。

在人类免疫系统中,miRNA也扮演着重要的角色。

miRNA与T细胞、B细胞以及其他重要的细胞类型是密切相关的。

比如miR-155,是一种在免疫细胞中高表达的miRNA,在细胞分化和功能上具有显著的调控作用。

当人类体内的免疫细胞受到内外部刺激时,它的表达能够迅速上调,发挥免疫调节作用。

研究表明,miRNA与免疫系统的关联在炎症、自身免疫疾病、病原体感染、肿瘤等多种重要临床应用领域中有广泛的应用前景。

总之,miRNA作为一种重要的非编码RNA调控因子,在碧波荡漾的生物深潭中发挥着举足轻重的作用。

生物体内微小RNA对基因表达调控

生物体内微小RNA对基因表达调控

生物体内微小RNA对基因表达调控在生物体内,微小RNA(miRNA)是一类长度约为22个核苷酸的非编码RNA分子,能够在转录或翻译过程中调节基因表达。

miRNA通过与靶基因的mRNA结合,可以产生翻译抑制或降解靶基因mRNA的效果,从而影响靶基因的表达水平。

miRNA对基因表达调控的功能广泛,涉及到生物体的发育、生理过程以及疾病的发生发展等多个方面。

首先,miRNA可以在生物体发育过程中发挥重要作用。

一些miRNA对于胚胎的发育和器官形成起着关键的调节作用。

例如,在果蝇的发育过程中,miRNA miR-1和miR-124被发现与肌肉细胞分化和神经元形成密切相关。

通过抑制特定靶基因的表达,它们能够促进或抑制特定细胞类型的发育。

类似地,一些miRNA也在植物的根系、茎和叶子的分化中发挥作用。

通过调控基因表达,miRNA可以帮助生物体实现对称分化和器官发育的正常进程。

其次,miRNA对于生理过程的调控也至关重要。

在生物体内,miRNA可以通过抑制或降解特定基因的mRNA,参与调控多个重要的生理过程。

例如,在人类免疫系统的调节中,miRNA能够通过调控与免疫细胞活化、增殖和分化相关的基因表达,参与免疫细胞的免疫应答。

同样,在生物体的代谢过程中,一些miRNA 也能够调控与脂质代谢、葡萄糖代谢和胰岛素分泌相关的基因表达,从而对整体代谢状态产生影响。

这些生理过程的异常调控可能导致疾病的发生,例如免疫系统的失调可能导致自身免疫性疾病,代谢异常可能导致肥胖和糖尿病等。

此外,miRNA也在某些疾病的发生发展中发挥着重要的作用。

miRNA在癌症中的调控机制尤为重要。

多个研究表明,癌细胞的miRNA表达模式与正常细胞存在显著差异。

一些miRNA能够表现出肿瘤抑制基因或肿瘤促进基因的功能,通过调控与肿瘤增殖、侵袭和转移相关的基因表达,参与肿瘤的发生和发展。

研究者通过研究和分析肿瘤相关的miRNA,在肿瘤精准医学中已经发现了一些潜在的治疗靶点和生物标志物。

mirna文库构建主要步骤

mirna文库构建主要步骤

mirna文库构建主要步骤介绍m i rn a(mi cr oR NA)是一类调节基因表达的小分子R NA,它在基因调控、细胞增殖和信号转导等过程中起到重要作用。

构建mi rna文库是研究m ir na功能和机制的重要步骤之一。

本文将介绍m ir na文库构建的主要步骤。

步骤一:mirn a提取m i rn a通常存在于各种生物样本中,如细胞、组织和体液等。

提取m i rn a的方法多种多样,常用的方法包括酚-氯仿法、琼脂糖凝胶电泳法和商业化试剂盒法等。

在提取过程中应注意避免R NA降解。

步骤二:mirn a纯化提取到的mi rn a通常伴随着其他RN A分子存在,如rR NA和t RN A等。

为了纯化mi rn a,我们可以使用凝胶过滤、离心柱层析或商业化纯化试剂盒等方法去除杂质。

纯化后的m ir na将更有利于后续的研究。

步骤三:mirn a标记为了进行后续的实验操作,我们通常需要对m ir na进行标记。

常用的m i rn a标记方法有荧光标记、生物素标记和放射性同位素标记等。

标记后的mi rn a可以用于检测和分析其在样本中的表达水平。

步骤四:mirn a定量m i rn a的定量可以通过实时定量P CR(q PC R)、No rt he rn blo t或高通量测序等方法进行。

这些方法可以帮助我们了解mi rn a在不同条件下的表达变化,从而揭示其潜在的生物学功能。

步骤五:mirn a功能研究m i rn a的功能研究可以从多个角度展开,包括靶基因预测、靶基因验证和靶基因调控网络的构建等。

通过这些研究,我们可以深入了解m i rn a在调节基因表达过程中的机制和功能。

结论构建mi rn a文库是研究mi rn a的重要步骤之一,它涉及到m ir na的提取、纯化、标记和定量等过程。

这些步骤的顺利进行将有助于我们更好地了解m ir na的功能和机制。

通过不断深入研究,m ir na文库的构建将为我们揭示m ir na在生物学过程中的重要作用。

miRNA的综述

miRNA的综述

miRNA的综述摘要在动植物基因组中,广泛存在一类非编码蛋白的RNA基因,其产生长度大约为21~24个核苷酸RNA,这些RNA被命名为microRNA(miRNA)。

它是一类具有调节其他基因表达活性的小RNA,在生物的发育过程中发挥着重要作用。

本文就这种小基因的相关研究进展作简要概述。

关键词:小RNA miRNA 功能 RNA基因目录一前言 (1)二本论 (2)2.1 miRNA的发现 (2)2.2 miRNA的生成和结构 (2)2.3 miRNA与siRNA的区别 (3)2.4 miRNA的功能 (3)2.5 其他小RNA的概述 (4)三结论 (6)参考文献 (7)一前言目前,人类已发现了一些不同种类的小RNA分子,其中,miRNA就是新发现的一类小RNA。

现已发现了大约100多种miRNA,它们广泛地存在于多种真核生物中,例如线虫、植物、动物等等,甚至在人类自身都存在有不同的miRNA。

miRNA是一类长度为21~25nt的单链RNA分子片段,属于非蛋白编码RNA,其生成与siRNA相似。

在进化上具有保守性,而在结构、表达和功能上则具有多样性。

它的主要功能是调节内源基因表达,在基因活动调控网络中扮演了重要的角色。

二本论2.1 miRNA的发现最早是Horvitz和Sulston在线虫中发现了一种突变体。

正常情况下,线虫要经过幼虫期的四个阶段才能发育为成虫,而该突变个体可以直接通过蜕皮长大,但是它只能停留在第一阶段,不能进入以后段发育为成虫。

Ambros和Lee等人利用定位克隆法克隆了这个基因(lin-4),并发现该基因具有以下特点:1 其长度较小,2 不编码任何蛋白质,3 转录成有发夹式结构的前体RNA,而这种前体RNA 只有在某种机制下可以被加工成长度约20个核苷酸的RNA。

通过进一步的研究,他们还发现该RNA是线虫异时发育时钟途径蛋白质mRNA的反义翻译抑制物,它可以和mRNA的3′端的UTR序列进行互补,从而抑制其翻译。

基因表达调控中miRNA的作用

基因表达调控中miRNA的作用

基因表达调控中miRNA的作用在生物学研究中,基因表达调控一直是一个热门话题。

基因的表达是指基因编码的蛋白质在细胞内被转录和翻译的过程。

不同的基因表达水平可以导致不同的细胞类型和功能。

因此,基因表达调控的研究对于理解细胞生物学和疾病发生发展有着重要的意义。

而在基因表达调控中,miRNA的作用也备受研究者关注。

miRNA,即小分子RNA,是一类长度约为22个核苷酸的非编码RNA。

它通过与靶基因的3'UTR(3'非翻译区)结合,引起基因表达的调控。

在细胞内,miRNA可以靶向并降解mRNA,或者抑制mRNA的翻译过程,从而影响基因表达。

miRNA作为一种调节基因表达的因子,对于许多生物过程的正常进行发挥着重要的作用。

它们参与细胞分化和增殖、免疫调节、发育等多种重要生物学过程。

与此同时,当miRNA的表达水平失衡,会导致许多疾病的发生,包括癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等。

miRNA在基因表达调控中的作用主要通过三个方面发挥出来。

其中,第一个方面是miRNA靶向基因的特异性。

miRNA能够通过与靶基因3'UTR的互补序列结合,形成RNA-RNA复合物,从而降低这些靶基因的表达水平。

在这个过程中,miRNA的特异性相当重要。

不同的miRNA针对不同的基因进行调控,每个miRNA都在具有特定的靶向基因。

这种特异性使得miRNA具有高度的精准性,能够对基因的表达进行精细调控。

第二个方面是miRNA的表达模式。

miRNA的表达模式非常复杂,它们具有时空异质性。

即,在不同的细胞类型和发育时期、不同的生理状态下,miRNA的表达水平都有所不同。

这种表达模式的复杂性使得miRNA的调控作用更加细致,能够对基因表达进行更多层次的调节。

第三个方面是miRNA的调控网络。

miRNA与基因调控网络相互作用,共同参与基因表达的复杂调控。

miRNA可以参与调控大量的靶基因,在这一过程中,miRNA与其他的调控因子如转录因子、染色质调节因子等进行相互作用,从而形成复杂的基因调控网络。

转录因子和miRNA在基因表达调控中的作用机制研究

转录因子和miRNA在基因表达调控中的作用机制研究

转录因子和miRNA在基因表达调控中的作用机制研究随着基因组学和生物信息学的迅速发展,我们对于基因调控的理解也越来越深入。

转录因子和miRNA作为新一代的调控分子,在基因表达调控中扮演着重要的角色。

一、转录因子的作用机制1.转录因子的定义和种类转录因子是一类能够结合到DNA上特定位置的蛋白质,能够促进或抑制基因表达,从而影响细胞特化、增殖和分化。

根据其功能和结构,转录因子可以分为活化和抑制两类,活化转录因子能够促进基因表达,而抑制转录因子则可以压制基因表达。

在真核生物中,转录因子种类繁多,研究人员目前已经发现了数百种转录因子。

2.转录因子的作用机制在转录因子作用机制中,最先需要绑定到DNA上的是转录因子的DNA结合域,这类结构通常包含一个或多个亲水性氨基酸序列,能够与DNA碱基序列形成氢键,并确定它们的空间排布。

转录因子的DNA结合域与DNA结合后,通常会形成一个复杂的蛋白-DNA结构,这可以促进RNA聚合酶的识别和结合,从而影响基因表达。

二、miRNA的作用机制1.miRNA的定义和种类miRNA是一类长度为20~25个碱基的非编码小RNA,通过与靶基因mRNA互补结合,从而调控其翻译或降解。

目前已知miRNA可以在真核生物中广泛存在,在人体中已经发现了数千种miRNA。

2.miRNA的作用机制miRNA的作用机制与转录因子略有不同,它通过与靶基因mRNA的3'UTR区域结合,从而在翻译或降解过程中发挥作用。

miRNA结合到靶mRNA上的过程可以被视为RNA-RNA相互作用的过程,依靠miRNA与mRNA的互补碱基配对。

部分miRNA可以与多个mRNA结合,而部分mRNA又可以被多个miRNA结合,这也就意味着miRNA与靶基因的相互作用是非常复杂的。

三、转录因子和miRNA在基因表达调控中的相互作用虽然转录因子和miRNA在基因表达调控中属于不同的调控因子类别,但它们之间的相互作用在生物体内非常普遍。

miRNA的作用机制及功能研究进展

miRNA的作用机制及功能研究进展

中国科学C辑:生命科学2009年第39卷第1期: 109 113 109 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS MicroRNA作用机制的新赵爽刘默芳中国科学院上海生命科学院生物化学与细胞生物学所分子生物学国家重点实验室上海200031 联系人E-mail: 收稿日期:2008-09-04 接受日期: 2008-11-28 国家重点基础发展计划批准号: 2005CB724603和国家自然科学基金批准号: 30770474资助项目摘要microRNAmiRNA是一种非蛋白质的新型基因表达调控因子对真核生物基因表达起非常重要的调控作用. 关于miRNA的及作用机制方面的是当前生命科学的前沿热点人员陆续提出了一些假说模型诸如翻译起始抑制、翻译起始后抑制、mRNA降解、P小体Processing Body SGStress Granules颗粒扣押靶mRNA 等来阐述miRNA 如何抑制其靶基因的表达. 此外最近还有文献报道了一些全新的miRNA作用方式如去抑制和miRNA 激活作用等. 本文将简要介绍一些miRNA作用机制的新及相关作用模型. 关键词miRNA 负调控去抑制正调控P小体SG颗粒准确的基因表达调控对生物体的生长发育和至关重要基因表达调控异常是疾病发生的主要原因. 在过去的数十年间对基因表达调控的主要集中在蛋白质转录因子介导的基因表达调控方面.发现它们通过激活或抑制基因转录控制基因的表达在基因组信息转化为分子效应和生物效应过程中发挥着重要的作用. 最近在动、植物及病毒等生物中发现了一系列小分子非编码RNA small noncoding RNA 包括miRNAmicroRNA siRNA small interfering RNA piRNApiwi-interacting RNA和esiRNA endogenous siRNA等它们分别在转录水平、转录后水平及表观遗传水平等方面控制基因的表达组成了RNA 调控网络调控包括细胞增殖、分化和凋亡等一系列生理进程影响生物体的生长发育并与多种人类疾病的发生密切相关1. 这些小分子RNA的发现揭示了真核生物一种新的基因表达调控方式. miRNA是小分子非编码RNA家族的重要成员. miRNA与siRNA共用生成途径和作用途径中多种蛋白质因子. 但二者也有一些明显的区别如siRNA主要是由外源提供的小分子RNA 通过引发靶mRNA的切割负调控靶基因的表达而miRNA是基因组编码的内源性小分子RNA 通常在翻译水平负调控靶mRNA的表达. miRNA基因由RNA聚合酶Ⅱ或/和Ⅲ转录23. 动物miRNA加工成熟一般需要两个RNase Ⅲ家族酶——Drosha和Dicer参与. 最近发现AgoAr- gonaute蛋白在miRNA加工成熟中也发挥作用4. miRNA调控是通过RNA诱导基因沉默复合物RNA- induced silencing complex RISC完成的复合物的核心成员是Ago 家族蛋白还有一些未知、非RISC核酸酶活性必需的蛋白成分如FXRP RNA 解旋酶等也存在于复合物中56. 通常认为miRNA与Ago1结合组成miRNA效应器复合物miRNA- RISC miRISC 执行靶mRNA翻译抑制而siRNA与Ago2结合组成siRISC 执行靶mRNA降解7. 最近有人对这种miRNA/siRNA分选模型进行了校正认为miRNA/siRNA都可以被Ago1或Ago2结合89 这为miRNA 介导切割提供了可行性. 过去认为Dicer生产的miRNA: miRNA双链miRNA作为向导链被组装入miRISC 互补链miRNA则被迅速降解. 但最赵爽等: MicroRNA作用机制的新 110 近发现虽然miRNA种类不如对应的miRNA丰富但它们常常以适当的生理水平存在并同样可以被Ago蛋白结合10. miRNA主要是通过5′端被称为种子序列Seed Sequence的7 nt序列与位于靶mRNA 3′UTR的miRNA调控元件miRNA Regulatory Element MRE相互作用识别靶mRNA11. 一些靶mRNA 的其他特征如MRE附近富含AU序列、靶mRNA与miRNA的1316位碱基配对、MRE距离终止密码子15 nt以外、不位于长3′UTR的中间、邻近共表达miRNA的识别位点等可增加miRNA的作用效率12. miRNA与靶mRNA之间的配对程度决定了miRISC抑制靶mRNA的方式: 高度配对的miRNA 如大部分植物miRNA 将通过类似于siRNA的作用机制导致靶mRNA切割和降解相反在动物中大部分miRNA与靶mRNA不完全配对则可能是通过翻译抑制发挥作用. 在过去的几年间者陆续提出了一些不同的、甚至互相矛盾的假说模型来解释miRNA如何抑制其靶基因表达. 但对miRNA准确的作用机制目前还没有统一的观点. 本文将简述miRNA 作用机制的新及miRNA的一些新. 1 miRNA翻译起始抑制机制关于miRNA翻译起始抑制机制目前主要有3种观点: 第一种观点认为miRNA可能通过抑制全能性核糖体的组装而阻断翻译起始13. 因为发现被miRNA沉默的mRNA没有或鲜有偶联完整的核糖体部分者认为miRNA可能通过抑制全能性核糖体的组装而阻断翻译起始13. 这种观点被至少两个新近的证据支持: Thermann等人14在一个体外中发现果蝇的miR-2抑制全能性核糖体的前体-48S翻译复合物的组装该复合物添加60S亚基后即形成全能性核糖体Chendrimada等人15发现EIF6是一种可以抑制核糖体40S和60S亚基结合、阻断80S全能性核糖体形成的蛋白与Ago/RISC直接相互作用并且在哺乳动物和线虫中缺失EIF6影响miRNA介导基因沉默. 然而RISC是否通过与EIF6相互作用诱导40S和60S核糖体解聚还有待于进一步的. 第二种观点根据miRNA 抑制要求靶mRNA m7G 帽子的存在认为miRISC 可能抑制翻译起始复合物的形成1316. 这个假说最近也找到了一些新证据: 者在一个体外系统中发现增加eIF4F复合物含有m7G 帽子结合蛋白、翻译起始因子eIF4E水平可回复miRNA翻译抑制17 与之一致的是另一个组18发现Ago2中间结构域类似于eIF4E 具有结合m7G 帽子的活性推测经miRNA招募到靶mRNA 3′UTR的Ago2 与起始复合物eIF4E/G竞争结合m7G帽子从而抑制翻译起始复合物的形成. 此外miRNA还可能通过阻止polyA结合蛋白poly A binding protein PABP 与mRNA结合影响翻译起始. Wakiyama等人19发现miRNA引起靶mRNA脱腺嘌呤反应deadenylation 导致mRNA的polyA尾巴缩短但mRNA的稳定性似乎并不受影响只是polyA 尾巴缩短使PABP结合mRNA受阻从而影响了翻译起始. 2 miRNA翻译起始后抑制虽然上述证据支持miRNA抑制翻译起始但也有发现一些被miRNA抑制的mRNA与翻译活跃性的多核糖体偶联说明有一些miRNA的抑制作用不是发生在翻译起始2021. 此外Petersen等人22发现经内部核糖体进入位点Internal Ribosome En-try Site IRES起始、不依赖于mRNA m7G帽子的翻译也可以被miRNA抑制这进一步证明miRNA抑制是发生在翻译起始之后. 虽然这些证明了miRNA沉默作用确实是发生在翻译起始后、新生多肽完成前但关于miRNA究竟如何在翻译起始后发挥抑制作用目前还没有一致的结论. 者推测miRNA可能引起新生多肽链的翻译同步降解21 或者是在翻译延伸过程中miRNA引发大量的核糖体脱落及高频次的翻译提前终止产生的不完整多肽产物则被迅速降解22. 3 miRNA介导mRNA衰减Wu 等人23首先发现miRNA可以诱导与之不完全配对靶mRNA的衰减下调靶mRNA的水平. 这种miRNA诱导mRNA衰减的作用机制被随后的证据所支持24 如在斑马鱼的早期胚胎发育中miR-430控制母本mRNA的代谢表明miRNA介导的mRNA衰减机制具有生理学意义25. 与之一致的是Ago蛋白被发现定位于细胞中降解mRNA的RNA 颗粒RNA 中国科学C辑: 生命科学2009年第39卷第1期111 granules 如P小体processing bodies中这些RNA颗粒中包含常规的mRNA降解酶如脱腺嘌呤酶、脱帽酶、核酸外切酶等提示这些mRNA降解酶可能参与miRNA介导的mRNA衰减2627. 此外miRISC的核心成分——Ago家族蛋白有多种异构体其中一些成员的内切酶活性也可能协助miRNA介导的mRNA的切割和/或衰减2428. 总之这些证据都表明miRNA可以直接或间接介导靶mRNA的降解这改变了最初认为的miRNA调控仅翻译抑制作用的观点. 4 RNA颗粒扣押、降解或储存靶mRNA 胞浆的RNA 颗粒如P小体和SGStress Gran-ules颗粒在转录后水平的基因表达调控中具有重要的作用它们是细胞储存处于翻译抑制状态mRNA 的场所. 在此mRNA被降解或/和释放重新进入翻译机器29. P小体含有多种mRNA衰减机器的组分被认为是细胞的mRNA代谢场所SG 颗粒特异性地在受胁迫条件下形成因此被命名为胁迫颗粒Stress Granule. 从组成成分看来SG颗粒更倾向于沉默mRNA翻译而不降解mRNA. P小体和SG颗粒常常彼此并列动态关联二者含有一些相同的组分如帽子结合蛋白eIF4E 和翻译抑制子rck/p54 但它们的成分并不完全相同暗示可能有差别. 因为发现它们与miRNA作用相关联可能是miRNA的胞内作用场所这两种RNA颗粒最近受到特别关注. 一些证据表明在miRNA存在下miRISC中的核心组分及与miRISC结合的mRNA定位于P小体和SG颗粒中262730. 而且有证据表明P小体的形成与RNA 沉默相关联抑制P小体的形成将抑制miRNA介导的翻译抑制反过来抑制RISC也同样抑制P小体的形成更值得注意的是一些证明siRNA/miRNA都可以在哺乳动物细胞和果蝇细胞中诱导P小体的形成31. 鉴于P小体和SG颗粒的内在联系可以推测P小体和SG颗粒可能执行相互联系但又不同的. 推测被miRISC结合的mRNA进入P小体和SG颗粒中即被这些RNA颗粒中的翻译抑制子剥夺了与核糖体和翻译机器结合的可能性从而使mRNA处于翻译抑制状态达到了基因沉默的目的. 但是扣押的mRNA 下一步命运如何尽管不少的证据支持miRNA介导靶mRNA 的衰减但也发现在很多情况下miRNA仅降低了靶基因的蛋白水平靶基因的mRNA水平却无明显变化. 这使得我们有理由推测在靶mRNA被扣押到RNA颗粒解除翻译后可能随即会进行一个mRNA 衰减或储存的分拣步骤. P小体和SG颗粒极有可能分工执行mRNA降解和储存. 在某些胁迫条件下miRISC结合的mRNA是否有可能首先被送到SG 颗粒被抑制翻译和临时储存然后在细胞估算mRNA确实已过量后再转运到富含mRNA代谢酶的P小体中进行降解事实上在miRNA存在下Ago蛋白与SG颗粒呈动态联系SG颗粒中的酶发挥翻译沉默而不是mRNA衰减的作用30. 还有发现一些诱导SG颗粒形成的胁迫作用确实减少了P小体的形成和mRNA衰减32. 但目前还不清楚miRISC 偶联mRNA在胁迫条件下聚积到SG颗粒中的生理作用是什么. 5 miRNA正调控和去抑制最近的发现了一些新型的miRNA作用方式如miRNA正调控和去抑制等. 首先Vasudevan实验室33�6�535发现miRNA不总是基因表达的负调控因子在一些条件下miRNA也上调基因表达. 他们发现在细胞周期过程中miRNA效应在抑制作用和活化作用间摆动. 在静态细胞中G0期miRNA活化翻译和上调基因表达而在其他细胞循环/增殖期则继续发挥抑制作用35. miRNA激活作用与富含腺嘌呤/尿嘧啶元件AU rich element ARE相关33. ARE是miRNA活化翻译的信号在miRNA指导下miRISC复合物成员如Ago FXRP被招募到ARE上激活翻译、上调基因表达34. ARE元件是一种mRNA不稳定元件位于mRNA 3′UTR 严重影响其宿主mRNA的稳定性.已发现ARE元件介导的mRNA 衰减调控与miRNA介导的mRNA衰减调控有多种联系36. 另外最近发现在一些条件下miR-10a也正调控基因表达. miR-10a结合到核糖体蛋白mRNA 5′UTR 促进其翻译提高核糖体蛋白合成从而刺激核糖体生成进而正调控总蛋白质的合成37.发现miRNA的抑制作用是可逆的一些RNA 结合蛋白可能在这一过程中发挥重要作用38. 在人体细胞中观察到胁迫条件下被miRNA 抑制赵爽等: MicroRNA作用机制的新 112 的mRNA可以去抑制重新进入翻译机器HuR 一个ARE元件结合蛋白可能通过促进miRISC-靶mRNA复合体解离和P小体解聚去除miRNA的抑制作用39. 另一个RNA结合蛋白Dnd1 在生殖系细胞中与miRNA 紧密联系它可能通过结合在mRNA的U丰富区U-rich mRNA region 屏蔽miRNA的结合位点阻止miRNA接近靶mRNA 解除miR-430家族的抑制效应40. 最近Sandberg等人41还报道了一种逃避miRNA抑制的新方式. 他们发现一些在增殖细胞中表达的mRNA 3′UTR保守性地缩短导致miRNA的靶位点减少从而避免了miRNA的负调控作用. 本实验室对miR-155与它的一个靶基因在部分乳腺癌中同时高表达的原因进行了调查发现在一个乳腺癌样本中该mRNA与miR-155种子序列配对的第8位A可能通过RNA编辑被转变成I/G 导致该靶基因不再受miR-155的抑制提示RNA编辑也可能在miRNA的去抑制中发挥作用未发表资料. 总之这些新的miRNA调控方式改变了我们过去将miRNA等同于基因表达负调控因子的观点提示miRNA的调控作用具有多样性可能被动态调节. 这些新的miRNA 作用方式扩大和加深了我们对miRNA调控作用的认识和理解. 6 小结和展望众多的证据表明在不同条件下miRNA 确实以不同的作用机制抑制靶基因表达. 然而目前还不知道miRNA究竟是如何选择沉默的机制或通路的这可能由特定的miRNA和靶基因或特定的组织和细胞来决定的也可能受控于不同的信号通路. 同样还有以下问题需要回答: miRISC中其他成分和辅助因子的作用是什么miRISC结合的靶mRNA是如何分选为衰减和储存的在胁迫条件下miRISC结合的靶mRNA聚积到SG颗粒中的生理作用是什么胞浆中的RNA颗粒是如何形成的细胞中有多少种与miRNA沉默作用相关的RNA颗粒这些颗粒的组成成分是什么这些问题的答案将使我们更全面、更准确地了解miRNA的作用机制. 对新型小分子非编码RNA的发现及机制的将是非编码RNA领域的重要发展方向. 目前我们对miRNA的调控作用已有一定的认识但对其他几种内源小分子非编码RNA 如piRNA esiRNA等的和作用机制还知之甚少. 在过去的一年多本组致力于piwi-piRNA相互作用的初步的结果表明piRNA可能通过调控组蛋白乙酰化修饰在表观遗传学水平调控基因表达同时可能参与细胞周期的调控未发表资料. 非编码RNA是后基因组时代重要的科学问题阐明小分子非编码RNA的和作用机制将有助于我们深入了解基因组的表达调控. 参考文献1 Guarnieri D J Dileone R J. MicroRNAs: a new class of gene regulators. Ann Med 2008 403: 197—208 2 Lee Y Kim M Han J et al. MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase Ⅱ. EMBO J 2004 2320: 4051—4060 3 Borchert G M Lanier W Davidson B L. RNA polymerase Ⅲtranscribes human microRNAs. Nat Struct Mol Biol 2006 1312: 1097—1101 4 Diederichs S Haber D A. Dual role for argonautes in microRNA processing and posttranscriptional regulation of microRNA expres-sion. Cell 2007 1316: 1097—1108 5 Hutvagner G Simard M J. Argonaute proteins: key players in RNA silencing. Nat Rev Mol Cell Biol 2008 91: 22—32 6 Farazi T A Juranek S A Tuschl T. The growing catalog of small RNAs and their association with distinct Argonaute/Piwi family members. Development 2008 1357: 1201—1214 7 Okamura K Ishizuka A Siomi H et al. Distinct roles for Argonaute proteins in small RNA-directed RNA cleavage pathways. Genes Dev 2004 1814: 1655—1666 8Forstemann K Horwich M D Wee L et al. Drosophila microRNAs are sorted into functionally distinct argonaute complexes after production by dicer-1. Cell 2007 1302: 287—297 9 Tomari Y Du T Zamore P D. Sorting of Drosophila small silencing RNAs. Cell 2007 1302: 299—308 10 Okamura K Phillips M D Tyler D M et al. The regulatory activity of microRNA species has substantial influence on microRNA and 3 UTR evolution. Nat Struct Mol Biol 2008 154: 354—363 11 Lewis B P Burge C B Bartel D P. Conserved seed pairing often flanked by adenosines indicates that thousands of human genes are 中国科学C辑: 生命科学2009年第39卷第1期113 microRNA targets. Cell 2005 1201: 15—20 12 Grimson A Farh K K Jothston W K et al. MicroRNA targeting specificity in mammals: determinants beyond seed pairing. Mol Cell 2007 271: 91—105 13 Pillai R S Bhattacharyya S N Artus C G et al. Inhibition of translational initiation by Let-7 MicroRNA in human cells. Science 2005 3095740: 1573—1576 14 Thermann R Hentze M W. Drosophila miR-2 induces pseudo-polysomes and inhibits translation initiation. Nature 2007 4477146: 875—878 15 Chendrimada T P Finn K J Ji X et al. MicroRNA silencing through RISC recruitment of eIF6. Nature 2007 447: 823—828 16 Humphreys D T Westman B J Martin D I et al.MicroRNAs control translation initiation by inhibiting eukaryotic initiation factor 4E/cap and polyA tail function. Proc Natl Acad Sci USA 2005 10247: 16961—16966 17 Mathonnet G Fabian M R Svitkin Y V et al. MicroRNA inhibition of translation initiation in vitro by targeting the cap-bindingcom-plex eIF4F. Science 2007 3175845: 1764—1767 18 Kiriakidou M Tan G S Lamprinaki S et al. An mRNA m7G cap binding-like motif within human Ago2 represses translation. Cell 2007 1296: 1141— 1151 19 Wakiyama M Takimoto K Ohara O et al. Let-7 microRNA-mediated mRNA deadenylation and translational repression in a mam-malian cell-free system. Genes Dev 2007 2115: 1857—1862 20 Olsen P H Ambros V. The lin-4 regulatory RNA controls developmental timing in Caenorhabditis elegans by blocking LIN-14 pro-tein synthesis after the initiation of translation. Dev Biol 1999 2162: 671—680 21 Nottrott S Simard M J Richter J D. Human let-7a miRNA blocks protein production on actively translating polyribosomes. Nat Struct Mol Biol 2006 1312: 1108—1114 22 Petersen C P Bordeleau M E Pelletier J et al. Short RNAs repress translation after initiation in mammalian cells. Mol Cell 2006 214: 533—542 23 Wu L Fan J Belasco J G. MicroRNAs direct rapid deadenylation of mRNA. Proc Natl Acad Sci USA 2006 10311:4034—4039 24 Wu L Belasco J G. Let me count the ways: mechanisms of gene regulation by miRNAs and siRNAs. Mol Cell 2008 291: 1—7 25 Giraldez A J Mishima Y Rihel J et al. Zebrafish MiR-430 promotes deadenylation and clearance of maternal mRNAs. Science 2006 3125770: 75—79 26 Liu J Valencia-Sanchez M A Hannon G J et al. MicroRNA dependent localization of targeted mRNAs to mammalian P bodies. Nat Cell Biol 2005 77: 719—723 27 Sen G L Blau H M. Argonaute 2/RISC resides in sites of mammalian mRNA decay known as cytoplasmic bodies. Nat Cell Biol 2005 76: 633—636 28 Filipowicz W Bhattacharyya S N Sonenberg N. Mechanisms of post-transcriptional regulation by microRNAs: are the answers in sight Nat Rev Genet 2008 92: 102—114 29 Anderson P Kedersha N. RNA granules. J Cell Biol 2006 1726: 803—808 30 Leung A K Calabrese J M Sharp P A. Quantitative analysis of Argonaute protein reveals microRNA-dependent localization to stress granules. Proc Natl Acad Sci USA 2006 10348: 18125—18130 31 Valencia-Sanchez M A Liu J Hannon G J et al. Control of translation and mRNA degradation by miRNAs and siRNAs. Genes Dev 2006 205: 515—524 32 Mazroui R Di Marco S Kaufman R J et al. Inhibition of theubiquitin-proteasome system induces stress granule formation. Mol.。

病毒编码的miRNA:基因表达新的调控因子

病毒编码的miRNA:基因表达新的调控因子



病毒编码的 m R A: 因表达新的调控因子 iN 基
戚鹏, 韩金 祥 , 艳芹 鲁
山 东省 医 学科 学 院 生物 技 术 研 究 中心 , 东省 病 毒 学重 点 实验 室 , 生部 生物 技 术 药物 重点 实验 室 , 东 济 南 2 0 6 山 卫 山 50 2
[ 要 】 微 小 R A( co N m R A) 一 类长 约 2 摘 N mi R A, iN 是 r 2个 核 苷 酸 的 R A, 数 量 、 列 、 N 在 序 结构 、 表达 和 功 能 上具 有 多样 性 。目 前 , 过 生物 信 息 学 手 段和 分 子 克 隆 方 法 , 通 已发 现 了 3 5 8种 m R A, 控 制 细 胞 的 生长 发 育 、 化 、 亡 等过 程 中发 挥 着 1 iN 在 分 凋 十分 重 要 的作 用 。 最近 研 究发 现疱 疹 病 毒 、 瘤 病毒 、 转录 病 毒 的某 些 病 毒 基 因组 也 能够 编 码 m R A, 些 mR A在 调 多 逆 iN 这 iN 控病 毒基 因 自身 表达 以及 病毒 与宿 主 相 互作 用 方 面 可 能起 重 要 的作 用 。某 些 病毒 甚 至 能 够 利用 宿 主 体 内的 m R A 调 控其 iN 自身 表 达 。 出病 毒 可 能编 码 的 miN 探 索其 对 病 毒感 染 、 找 R A, 复制 、 达 的作 用 , 助 干 病毒 分 子 生 物 学 的研 究 , 会 为研 发 表 有 也 防 治病 毒 的新 方 法和 新途 径 提供 新 的思 路 。 [ 键词 】 m R A; 因调 控 ; 关 iN 基 生物 信 息 学 ;D A 克 隆 cN
mi NAs f m a iu p c e .mi R r o v ro s s e is RNAs p a io a l i h e u ain o e e n ov d i ie e p c se u h a ly a pv t r e n te r g lt f g n s i v le n d v r r e s s s c s l o o s o

MiRNA调控基因表达的机制和针对性调控方式

MiRNA调控基因表达的机制和针对性调控方式

MiRNA调控基因表达的机制和针对性调控方式MiRNA(microRNA)是一类非编码RNA,它在调控基因表达过程中起到重要的作用。

MiRNA通过结合到靶标基因的3'非翻译区(3’ UTR)上,导致基因的转录与翻译过程被抑制或调控。

对于理解MiRNA调控基因表达的机制和针对性调控方式,我们需要从MiRNA的生物合成、分布和功能角度进行探讨。

首先,让我们了解一下MiRNA的生物合成。

MiRNA主要由转录产生,包括两种主要路径:编码作用和非编码作用。

在编码作用中,MiRNA结构被编码在RNA聚合酶II转录的pri-MiRNA中,pri-MiRNA在细胞核中进行加工形成长约70个碱基的预MiRNA。

预MiRNA被转运到细胞质中,在那里通过核酸酶III剪切产生MiRNA双链前体(pre-MiRNA)。

然后,通过Dicer酶的作用,pre-MiRNA被切割成双链MiRNA,形成成熟的MiRNA。

而在非编码作用中,MiRNA序列存在于非编码RNA的内含子或外显子区域,通过内含子剪切或外显子剪切的方式产生成熟MiRNA。

总的来说,MiRNA的生物合成是一个复杂而精确的过程,其合成受到多个调控因子的影响。

接下来,我们来讨论MiRNA调控基因表达的机制。

MiRNA调控基因表达的主要机制是通过与靶标基因的3'UTR相结合,以降低基因的转录或翻译水平。

首先,MiRNA通过与靶标基因mRNA的3'UTR序列相互作用,可以引发目标mRNA的降解。

这种机制被称为RNA诱导靶标降解(RNA-induced silencing complex,RISC)通路。

另一种机制是MiRNA与靶标基因mRNA的3'UTR序列结合后,可以通过阻止转录因子的结合、调整核小体的构象或与第二信使系统相互作用等方式,抑制靶标基因的转录。

此外,MiRNA还可以通过与mRNA的CDS(Coding Sequence)相结合,直接抑制基因的翻译。

基因表达调控中miRNA的分子机制研究

基因表达调控中miRNA的分子机制研究

基因表达调控中miRNA的分子机制研究在生物体内,基因调控是一个复杂而精密的过程,其中miRNA所发挥的作用越来越引起人们的关注。

miRNA(microRNA)是一种小分子RNA,它不编码蛋白质,而是通过对靶基因的负向调控来影响蛋白质的表达。

因此,越来越多的研究关注miRNA在基因表达调控中的分子机制。

1. miRNA的产生与调控miRNA是由长链非编码RNA(pri-miRNA)在细胞核内产生的。

在miRNA的生物合成过程中,pri-miRNA首先会被DROSHA酶切割成短链非编码RNA(pre-miRNA)。

接着,在细胞质内,Dicer酶再次切割pre-miRNA成为较短的miRNA。

最后,miRNA会与RISC组成复合物,对靶基因的mRNA进行干扰作用,从而调控基因表达。

此外,在miRNA合成过程中,一些转录因子也扮演着重要角色。

例如,在miR-let-7a-2的转录中,转录因子Lin28b会抑制Dicer酶的活性,这导致miR-let-7a-2无法產生成熟的miRNA。

2. miRNA与基因表达调控的关系miRNA通过两种方式对基因表达调控进行负面调控。

第一种方式是使mRNA靶标降解。

当miRNA与靶基因的mRNA结合时,RISC复合物会带着mRNA一起被腺苷酸脱氨酶进行降解,使mRNA不能翻译成蛋白质从而影响基因表达。

第二种方式是通过抑制翻译过程发挥调控作用。

在这个过程中,RISC复合物与mRNA靶标结合后,不会被腺苷酸脱氨酶降解,但会通过一些机制抑制翻译过程,使靶基因的蛋白质表达被调控。

3. miRNA参与的基因调控网络miRNA同时参与了多个调控回路,形成了复杂的调控网络。

miRNA调控的靶基因不仅可以是转录因子,也可以是其他miRNA和调控元件。

这种调控网络的复杂性也是miRNA的重要特征之一。

例如,在人类乳腺癌中,miR-21-5p可以通过负面调控PTEN、PDCD4以及TGF-β等抑癌基因,从而影响癌细胞的增殖和侵袭能力。

蛋白质表达水平可以通过抑制或增强miRNA的表达来调节

蛋白质表达水平可以通过抑制或增强miRNA的表达来调节

蛋白质表达水平可以通过抑制或增强miRNA的表达来调节蛋白质是构成生物体的重要组成部分,它们在细胞的结构和功能中发挥着关键作用。

蛋白质的表达水平能够影响细胞的活动和生理过程,并在疾病的发生和发展中扮演重要的角色。

miRNA(microRNA)是一类短链非编码RNA,可以通过与mRNA相互作用,调节基因表达,从而影响蛋白质的表达水平。

在细胞内,可以通过抑制或增强miRNA的表达来调节蛋白质的表达水平。

miRNA在基因的调控过程中起着重要的作用。

miRNA可以通过与mRNA的互补配对,导致mRNA的降解或抑制其翻译过程。

当miRNA 与mRNA的配对是完全互补时,miRNA会引导RISC(RNA诱导靶向RNA酶复合物)介导的降解途径,并丧失靶标基因的功能。

而当miRNA与mRNA的配对是不完全互补时,miRNA可以通过与mRNA相互作用,阻止其参与翻译,从而抑制蛋白质的合成。

通过这种方式,miRNA可以直接或间接地调节细胞内蛋白质的表达。

抑制miRNA的表达是调节蛋白质表达的一种策略。

研究者可以使用抗义寡核苷酸(antisense oligonucleotides)或小分子化合物来抑制miRNA的表达。

抗义寡核苷酸具有与miRNA互补的序列,可以与miRNA结合,并阻止其参与基因的调控过程。

此外,小分子化合物也可以通过抑制miRNA的合成或增强miRNA的降解来减少miRNA的表达水平。

通过抑制miRNA的表达,可以降低其与特定mRNA的结合,从而使mRNA在细胞中得以稳定存在,翻译成蛋白质,并增加该蛋白质的表达水平。

相反地,增强miRNA的表达也可以调节蛋白质的表达。

研究者可以使用miRNA模拟物(miRNA mimics)或表达载体来增强miRNA的表达。

miRNA模拟物是化学合成的RNA分子,具有与特定miRNA互补的序列,可以增强该miRNA的功能。

当miRNA模拟物存在时,它们会与细胞内的RISC结合,并增强miRNA与mRNA的结合,从而进一步抑制蛋白质的合成。

调节基因表达的miRNA机制探究

调节基因表达的miRNA机制探究

调节基因表达的miRNA机制探究近年来,生命科学领域的一个新兴研究方向——基因调节机制备受关注。

作为一种非编码RNA,miRNA可以通过针对mRNA的不完全匹配与其结合,从而抑制或降解mRNA,调节基因表达水平。

miRNA作为一种基因调节机制,其制约基因表达市场和功能失调的发生密不可分。

因此,本文将基于miRNA与调节基因表达的关系,深入对miRNA机制调节基因表达进行探究。

miRNA的发现与分类miRNA最初是在1993年由MiR20研究组在C.elegans线虫中发现的一类短RNA,后来被证明在多种生物中都有分布。

目前已有数千种miRNA被发现,其中以人类和小鼠为研究对象较多。

miRNA虽然具有多样性,但它们都具有类似的结构和功能,在细胞内调节基因表达方面起着重要的作用。

miRNA的结构为一条大约20-24个核苷酸的RNA碱基链。

由于miRNA不能完全与mRNA匹配,其结合位点往往是相对于mRNA的3'UTR区域。

miRNA与mRNA的结合可以从不同层面上对mRNA进行调节,如促进其降解或抑制其翻译的进行。

miRNA的发现虽然是由果蝇、线虫等模式生物开始的,但是随着miRNA研究的不断深入,人们已经发现了众多与miRNA相关的疾病,如乳腺癌、肝癌、肺癌等。

在这些疾病中,miRNA的表达模式往往与正常组织显示出截然不同。

因此,miRNA可以被视为一种基因调节机制,不仅参与了正常生理过程,也与各种疾病的发生存在较密切的关联。

miRNA的生物合成过程miRNA与mRNA的结合主要是靠RNA诱导RNA干涉机制(RNAi)实现的。

miRNA的生物合成过程包括以下几个步骤:miRNA基因在转录后形成初生miRNA;初生miRNA进一步被酵母物DICER切割成成熟的miRNA;miRNA通过与RNA的诱导复合物(RISC)结合,在靶网址结合至mRNA的3’UTR区域,进而实现mRNA的调节。

在miRNA生物合成过程中,与基因调节联系最为紧密的是miRNA的转录调节。

miRNA调控基因表达的分子机制研究

miRNA调控基因表达的分子机制研究

miRNA调控基因表达的分子机制研究近年来,microRNA(miRNA)调控基因表达的机制引起了科学界的广泛关注。

miRNA是一种长度为20-24个核苷酸的非编码RNA,它通过结合靶标基因的3' 非翻译区(UTR)诱导靶标基因的降解或抑制其翻译。

miRNA调控基因表达的机制复杂,涉及到miRNA与靶标RNA之间的配对、转录后修饰等多个环节。

本文将从miRNA的生物合成到调控基因表达的机制进行探讨。

一、miRNA的生物合成miRNA的生成是一个逐步成熟的过程。

首先,miRNA基因在转录过程中生成初级转录物(pri-miRNA)。

pri-miRNA由RNA聚合酶II在核内合成,经过剪切、修饰、运输等多个环节后,到达胞质。

在胞质中,pri-miRNA被Drosha核酸酶切割成一个70nt的前体miRNA(pre-miRNA)。

pre-miRNA经过核糖核酸酶III (Dicer)的切割,生成20-24nt的miRNA。

miRNA与蛋白质Ago2结合形成RNA诱导靶向复合物(RISC),进一步调控靶标基因的表达。

二、miRNA调控的机制miRNA通过与靶标mRNA的3' UTR形成完全互补或不完全互补的小RNA-RNA复合物,从而靶向调控靶标基因的表达。

在完全互补的情况下,miRNA与mRNA结合后会导致mRNA的降解;在不完全互补的情况下,miRNA与mRNA结合后会导致mRNA的翻译抑制。

除了互补配对之外,miRNA还可以通过影响mRNA的转录或剪切来调控基因表达。

miRNA可以结合转录因子或共激活蛋白,影响靶标基因的转录,并且miRNA可以调控剪切因子,影响靶标基因的剪切。

三、miRNA与靶标基因的调控miRNA与靶标基因之间的结合是一个复杂的过程,称为miRNA靶标基因识别。

miRNA靶标基因识别的准确性和特异性是miRNA调控靶标基因表达的重要因素。

miRNA靶标基因识别涉及到miRNA的序列、靶标基因的3' UTR序列和组蛋白修饰等多个因素。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

# % 6 5 , . + 7 , N / 2 O 2 32 . , / 4 2 6 , 4 09 6 2 O . 22P 1 2 3 2 9 46 Q 0 , / / 4 2 4 0 O 7 OR ? 6 3 1 9 4< => 06 Q P 6 1 O ! !2 1 9 / 4 6 O . 3 4 0 E E 4 . 2/ 4 2 O 7$ S 7 . 9 7S 03 1 P P 4 30, . 9 ? 6 < => 0 8 : 7 4 0 42 4 S / 6 1 2 34 2 3 6 4 2 6 1 0< => 0, ? O . 9 . O 4 . 2-S . 3 4? 2 TR E TQ E R E 6 QE 4 2 4 O . 9? 4 1 / O 6 ? O 7 S 0 2 3R / 2 . , 6 ? O 2 O ? 6 / 4 . 2 O 7 43 4 U 4 / 6 , 4 2 O 8 : 7 . 0R 4 ? . 0 Q 6 9 1 0 4 36 2 O 7 4 Q . 2 3 . 2 Q TR E T TR R R E6 $ $ O 7 4, . 9 ? 6 < => 0 . O 0, 4 9 7 2 . 0 ,2 3Q 1 2 9 O . 6 2 0S 4 / / 0 O 7 4, 4 O 7 6 3 06 Q ? 4 0 4 ? 9 78 # ’ ’, 4 2 6 , 4 8 & . : 5 < => E 4 2 4 . < => E 9’ =>$Z [ a b r s P + 1 2 !! @+1EbP < % E $ @ R I $x B C P ) *sE@NOBC $x < => P @ ? < =>& O < => ,< =>$CUZ[9¡N O P ¢ $ b £ % x< ¤¥¦l|§W¨© ª « ¨ $ => P ¬ b § I V­® % ¯° < ´ µ ¶& ·¸¹º» => a b $ ± ² ³ & xZP ) * ½ µ ¾ ¿ $ À Á  à %Ä Å Æ Ç È ¤ $ ÉqI ¼$ Ç 1 y B C D Ê Ë P Ì $$ Í Î Ï Ð& Î . P |$ < => P)*ÑÒ§µ<ÀÁ % )* l | $ < => P · Ó Õ @NO¢$ $ Z [ Ô a b e f r s P + 1 2 $ Ö¡BCPghc× & Í Ú Û P Ü Ý < => P¹¼ØÙ $ DÞºº % < => @BC g h c × E P t u ß ¤ ß à Å á [ P r â % ©ã < => Ï Ð t U I y ä å æ ç è » ¹ B C g h P é $ êë \ F G ì ) * ¡ í u % î ï $ ðñ < =>! 3 6 1 P / 4 òóP < 0 O ? 2 3 4 3< =>$ 3 0 < =>" => ô õ ! < =>. 2 O 4 ? Q 4 ? + $ " ö $ U ) * P ÷ ¼% @ ø y + 1 E$ ùúðñ . 2 < => . E
! " # $ %# %$ & ’# & ) * + , ./0 & 1 &2 3 . & 5 5 " 1 ( 4
$ $ B CD 7 4 2 + F 4 . G H* =IJ . + I 2 KL I 1 . + M 4 2 E E
! ) + / 0 / 8 4 + 6 4 09 / 5 7 4 0: + ; * 5 < + 6 ) * + + % % % $ )$ 8 = + 4" * 4 5 6 7 * 6$ 3 1$ , .# 2$ 3 . 1/
( !!&) " %Z G Í ,< Z L: 6 ? => P $ V < Ë[\]-Y~e
WX % @ ?@AB( Z[ L M P N O @ C = + ‘ \ / . 2 + & Y ~tu ^ _ $ ­> BCQ1 Y ~P % ¯°0 + > ? BC­ > $ ‘ · ?@ lm % BC0 abcde øP fg $ CU h b @ + > ? \l| $ ef+1E i ÅJ j P < =>% É@ <= l | § J j PBC0 ZPª«1 \ ) * $ < k U ! * 6 > @$ #VWXYP k< ‘IV k c d 9 % Z P î l G ‘ L M N O =>$ B C = + & # B C = + & ! P ,< =>
@= m À / $ ne@ 4 o x p P A 1 E$ Ë[<k0S
") % _g U0 12 ( + > ? 0 * 6 > @ Gþq°IVKLMNO
BC< rs % _ t d § I u v i _ J B C P ÷ w %$ V k I{l|§Æ Dþ x u± 9 +12+1 yz 2P. $ |# % %VÎBC
( A)
% : rsP‘ ) * l |0 * 6 > @
<= H 4 B -üýE $ 0 * 6 > @ BCP , . < => d q 0 . < => |@ < j Ptu $ C M DNO²¢E%ÂZÃ ÅÌ7
(() %IV Gó#îl < xPî l < => $ => ½ #
! " # ! ! " !" # # " $ % & ’ (! ) * + + ! " # $ $!# $ "$ ! % % & , ."
!"#$%
-./01234567 ! " # $ %!
!"# ! $%& ! ’()
! " 89:;<2+1= $ >? # % % % $ )
8!9! Z @A01BCDEFGH@IJKLMN O P < Q+RS<TU! => B C $ #!! &VWXYP < =>$ %_‘IJabcdefB C g h i j P k < [\]^U , . 9 ? 6 < =>! , . < =>" =>% @ + 1 P l m n o E l p q rstu % vwx_yBCghcdz{Pl| & }~)*.|t s % :;< ! BCD ’ < => BC ’ , . < => =>?@A ! @ ) A!!! BCDEF ! >!!! ! " BGHA ! % ! A $’( ) ) ! ! % % & % #’% # $ $’% &
!"#$ ! %&#$ ! ! % % !’# !’% !" ! % % $’% &’% $ # $ &$ ’()* ! #$% ! ’()*+ $ ,-./ # 012 %* # ( ) )’ " + , . / 0 1 2 0 1 2 3 4 , 4 . 5 . 6 7 18 9 6 , "0 ! " $ # ! +,’( ! 345 67 $ ,-./ # 012 %: 万方数据 # ( & )’ " 4 / % # % " ; ( % ! $ ) &
() ~ ( \ )* $ R S T ! %VWXYP < => ! % À I T ) *
bGÖ¡§úP , Ç$± § ©ª e ¢ ù $ . < => $$ - @+1PlmcdElp % , . < => 0 . < => « b U ¬ ­ ® $ , . < => ‘ ú -0 r² K ùúÀûP => Ë [ LM $ . < => ¤ ú ° ª B C $ ðñ < ±ñP , => æ §¯° % & ù $ . < => ½ $ 0 . < => ²Z³ n 4 V W X Y x ´ µ P ð ñ % ‘ 4 Vk < => @ $ V :¶ U , . < => 0 . < => ab·þP t u · # 0 . < => G ÍZ[cdPî l < cóW¸WY¨² => Ì 7 x $ $ $ ¹ ¢ < C M D! < =>. 2 O 4 ? Q 4 ? 4 2 9 40 4 9 . Q . 9 . O 6 , / 4 X < C M D" R T9 R Z º» » , ì@ 0 ó # î l ,< . < => \ ] ­ ¼ ½ $ + cdW => !" % - , . < => eî l < => x a ·Ì 7 $ æ§e f I Ç ! " c d$ a·ó#îl < XY ~ $ => P ! _ y ­ ® > Ò · ¿ · %À Õ$ " % Éq)*P ¾ û $ @<
相关文档
最新文档