郝克紅，段 濤(綜述)，王 凱，周 倩(審校)

(同濟(jì)大學(xué)附屬第一婦嬰保健院產(chǎn)科，上海200040)

到目前人類基因組中已經(jīng)確定的微小核糖核酸(microRNA，miRNA)有650個(gè)以上，它們參與調(diào)控人類30%的蛋白質(zhì)的表達(dá)。通過與目的基因翻譯結(jié)合，抑制靶基因表達(dá)，從而參與到多種生物學(xué)過程中，調(diào)節(jié)生物體的發(fā)育，調(diào)控生物體的生理穩(wěn)態(tài)，并參與疾病的發(fā)生和調(diào)節(jié)?；趍iRNA所產(chǎn)生的多種多樣的生物學(xué)功能，近年來對(duì)miRNA的研究成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。通過不斷探索，人們正在逐漸深入地揭示miRNA功能及其意義。

1 miRNA的概述

Lee等［1］于1993年在線蟲中發(fā)現(xiàn)了控制幼蟲時(shí)序性發(fā)育的分子lin-4，lin-4的突變體不能順利發(fā)育或者發(fā)育延遲。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)該基因產(chǎn)物不編碼任何前體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為莖環(huán)結(jié)構(gòu)，它與特定的mRNA 3'端非翻譯序列互補(bǔ)而抑制此mRNA的翻譯。隨后在線蟲中發(fā)現(xiàn)了具有類似結(jié)構(gòu)的let-7［2］。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的miRNA被發(fā)現(xiàn)。

miRNA的成熟經(jīng)歷以下階段。第一階段:RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄 miRNA基因，產(chǎn)物為具有帽子結(jié)構(gòu)(7MGpppG)和多聚腺苷酸尾巴(AAAAA)的pri-miRNA。第二階段:pri-miRNA在核內(nèi)被RNaseⅢDrosha切割加工成約70個(gè)核苷酸組成的miRNA前體pre-miRNA。第三階段:pre-miRNA在Ran-GTP依賴的核質(zhì)/細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白exportin5的作用下，從核內(nèi)運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)中，莖環(huán)結(jié)構(gòu)被Dicer酶切割成約22個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的雙鏈的miRNA，即miRNA*配對(duì)分子(miRNA*是miRNA的互補(bǔ)序列)，然后解鏈產(chǎn)生成熟的miRNA分子，單鏈的miRNA與RNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合體結(jié)合后形成復(fù)合物，稱為miRNP，miRNA通過與靶基因的3'端非翻譯區(qū)互補(bǔ)配對(duì)，指導(dǎo)miRNP復(fù)合體對(duì)靶基因mRNA進(jìn)行切割或者翻譯抑制。

2 miRNA調(diào)節(jié)生物體發(fā)育

miRNA通過轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控蛋白質(zhì)的合成參與各種生命過程。Wienholds等［3］報(bào)道m(xù)iRNA在斑馬魚胚胎發(fā)育過程中呈現(xiàn)空間性和時(shí)序性的動(dòng)態(tài)表達(dá)模式。近年來關(guān)于miRNA與組織器官形成的報(bào)道不斷出現(xiàn)，包括心臟、血管、肌肉、肺、腎臟、胰腺、皮膚、牙齒、內(nèi)耳、腦、造血系統(tǒng)等?，F(xiàn)以miRNA在血管和腦形成發(fā)育中的作用為例闡述。

Yang等［4］對(duì) Dicer基因突變小鼠研究揭示了miRNA在胚胎血管形成中的重要作用。Suarez等［5］觀察發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞Dicer基因特異性剔除的小鼠對(duì)形成血管的刺激反應(yīng)降低，為內(nèi)皮miRNA影響血管生成提供了體內(nèi)研究證據(jù)。miR-221/222的靶基因C-kit的編碼產(chǎn)物是干細(xì)胞因子的酪氨酸激酶受體，它可以促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的生存、遷移和小管樣結(jié)構(gòu)形成［6］。Wang等［7］發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞特異性miR-126調(diào)節(jié)血管發(fā)生和發(fā)育，靶向刪除miR-126基因的小鼠血管完整性缺失，內(nèi)皮細(xì)胞功能發(fā)生缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致血管滲漏、出血、甚至胚胎期死亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miR-126靶基因產(chǎn)物Spred-1是一種細(xì)胞內(nèi)血管生成信號(hào)抑制劑，它負(fù)調(diào)控Ras/絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路，從而影響血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的水平，導(dǎo)致血管發(fā)育異常。此外，miR-210、miR-21、miR-31等眾多miRNA均參與血管生成調(diào)控［8］。

Dicer基因突變的斑馬魚胚胎由于成熟miRNA生成障礙導(dǎo)致多種缺陷，包括腦形態(tài)缺陷。突變胚胎的前、中、后腦和脊髓可以辨認(rèn)，但精細(xì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損，而當(dāng)給予突變胚胎miR-430時(shí)可以有效挽救大腦的表型［9］。Visvanathan等［10］發(fā)現(xiàn)，由神經(jīng)祖細(xì)胞向神經(jīng)元分化過程中SCP1、核纖層蛋白、整合蛋白表達(dá)下降，而miR-124正是通過抑制這些靶基因的表達(dá)促進(jìn)神經(jīng)元分化。Cheng等［11］研究發(fā)現(xiàn)，miRNA還可以調(diào)控成人短暫的神經(jīng)發(fā)生過程，miR-124調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子Sox9的表達(dá)參與這一過程。此外，很多研究也證實(shí)了miRNA對(duì)腦發(fā)育的調(diào)控作用［12］。

3 miRNA和疾病發(fā)生的關(guān)系

miRNA與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，已經(jīng)有關(guān)于其與心臟病、肌營(yíng)養(yǎng)不良、糖尿病、肝炎、惡性腫瘤、帕金森病、唐氏綜合征等疾病相關(guān)的研究證據(jù)。2002年，miRNA與腫瘤的關(guān)系首次在慢性淋巴細(xì)胞白血病中報(bào)道［13］，此后miRNA在人類惡性腫瘤中的異常表達(dá)成為近年來研究的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)從婦科腫瘤方面介紹miRNA對(duì)腫瘤發(fā)生的調(diào)控作用。Iorio等［14］對(duì)上皮性卵巢癌的miRNA表達(dá)譜進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)miR-200a、miR-141、miR-200c、miR-200b表達(dá)過量，而miR-199a、miR-140、miR-145、miR-125b1表達(dá)降低。miRNA基因的去甲基化作用導(dǎo)致其異常表達(dá)。Zhang等［15］研究發(fā)現(xiàn)，基因丟失與表觀遺傳學(xué)變化均與卵巢癌組織miRNA表達(dá)下調(diào)有關(guān)。較之早期腫瘤組織，晚期腫瘤中miRNA的表達(dá)下調(diào)作用更為明顯，并證實(shí)miR-15a、miR-34a、miR-34b為腫瘤抑制分子。Giannakakis等［16］發(fā)現(xiàn)64%的卵巢癌患者的miR-210基因拷貝數(shù)下降，表達(dá)水平降低，表明該基因可能具有腫瘤抑制作用。Boren等［17］發(fā)現(xiàn)13個(gè)miRNA和90個(gè)mRNA與子宮內(nèi)膜癌的形成有關(guān)，進(jìn)行通路分析證實(shí)其中26個(gè)mRNA基因涉及細(xì)胞死亡、生長(zhǎng)、增殖和腫瘤形成過程。子宮漿液性癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染miR-101和miR-152前體可以抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，而兩者在癌組織中的表達(dá)顯著下調(diào)［18］。有研究證明，miR-129通過抑制靶基因CDK6調(diào)控細(xì)胞增殖，而miR-129在子宮內(nèi)膜癌組織中的表達(dá)是下調(diào)的［19］。還有研究證實(shí)，miR-9、miR-27、miR-96等抑制抑癌基因FOXO1的表達(dá)，從而促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生［20］。這些研究都表明miRNA在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。

4 一種新的生物標(biāo)志物——miRNA

miRNA調(diào)控人類的生長(zhǎng)發(fā)育、生理、病理狀態(tài)。體液中廣泛存在的miRNA可能成為人類生理和疾病狀態(tài)的新的有效生物標(biāo)志物。正常組織與病理組織中miRNA表達(dá)水平存在差異，即使是同一組織不同的分化時(shí)期，miRNA水平也不相同。這種差異表達(dá)也發(fā)生在腫瘤特異性miRNA上，從而幫助診斷腫瘤的組織來源和特定的腫瘤分型。越來越多的證據(jù)支持miRNA作為人類腫瘤的生物學(xué)標(biāo)志物。Mitchell等［21］研究發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)血清miR-141水平可以區(qū)分前列腺癌患者與正常人。Ueda等［22］分析了160對(duì)胃癌和正常黏液樣本，發(fā)現(xiàn)胃癌病例中22個(gè)miRNA升高，13個(gè)降低，292例樣本都可以由miRNA的差異表達(dá)精確區(qū)分。另外，miRNA在兩種胃癌亞型中也呈現(xiàn)差異表達(dá)。miRNA不僅可以作為診斷標(biāo)志物，一些miRNA表達(dá)水平還與腫瘤預(yù)后密切相關(guān)。Gallardo等［23］發(fā)現(xiàn)miR-34a可作為非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后標(biāo)志物。Diaz等［24］的研究發(fā)現(xiàn)，miR-106a可作為不依賴臨床分期的結(jié)腸癌無病生存率和全面生存率標(biāo)志物。

5 胎盤miRNA與疾病發(fā)生的關(guān)系

自證實(shí)miRNA在胎盤組織的廣泛及組織特異性表達(dá)以來，許多研究者將興趣投向miRNA對(duì)胎盤基因表達(dá)的調(diào)控及病理狀態(tài)下胎盤miRNA的差異性表達(dá)。Montenegro等［25］比較早產(chǎn)和足月產(chǎn)絨毛膜羊膜上miRNA表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)，足月時(shí)31個(gè)miRNA表達(dá)水平下降。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，足月時(shí)絨毛膜羊膜上miRNA成熟的關(guān)鍵酶 Dicer表達(dá)水平顯著下降。Pineles等［26］揭示了miR-210和miR-182在子癇前期胎盤和正常胎盤的表達(dá)差異，分析發(fā)現(xiàn)miR-210的靶基因多涉及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，miR-182靶基因多與細(xì)胞凋亡有關(guān)，為進(jìn)一步研究子癇前期的病理過程提供了新的方向。最近一項(xiàng)研究證實(shí)子癇前期胎盤miR-155表達(dá)水平升高，并通過下調(diào)編碼血管生成調(diào)控因子的靶基因CYR61促進(jìn)子癇前期的發(fā)生［27］。氧水平通過影響胎盤的生長(zhǎng)和功能影響胎兒的發(fā)育、生存和疾病狀態(tài)。Mouillet等［28］研究發(fā)現(xiàn)，胎盤損傷和低灌注導(dǎo)致滋養(yǎng)細(xì)胞暴露于缺氧環(huán)境時(shí)，miR-93、miR-205、miR-224、miR-335、miR-451與正常狀態(tài)相比呈現(xiàn)高表達(dá)，而miR-424呈低表達(dá)狀態(tài)。對(duì)其靶基因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，miR-205靶基因MED1編碼的輔轉(zhuǎn)錄激活因子在胎盤形成中發(fā)揮重要作用，而缺氧時(shí)miR-205通過沉默MED1促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞損傷。Mouillet等［29］的另外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠相比，伴有胎兒生長(zhǎng)受限的妊娠婦女血清中與缺氧相關(guān)的胎盤miRNA總水平是正常妊娠婦女的1.84倍，而胎盤上的表達(dá)水平卻下降24%。最近研究發(fā)現(xiàn)，母親孕期抽煙和胎盤細(xì)胞雙酚A暴露都會(huì)導(dǎo)致胎盤miRNA表達(dá)發(fā)生改變［30，31］。

6 小結(jié)與展望

RNA是生物體內(nèi)最總要的物質(zhì)之一，而長(zhǎng)久以來它僅僅被認(rèn)為是DNA和蛋白質(zhì)之間的過渡物質(zhì)。自第一個(gè)miRNA發(fā)現(xiàn)以來，這種全新的、非編碼的、多物種之間高度保守表達(dá)的小RNA即成為各生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者的研究焦點(diǎn)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的miRNA不斷被發(fā)現(xiàn)，它們的作用機(jī)制、功能在生物體發(fā)育和疾病發(fā)生、發(fā)展中的作用越來越深入地被闡明。胎盤miRNA在病理狀態(tài)下差異表達(dá)及其在產(chǎn)科疾病中的作用也被逐步研究和認(rèn)識(shí)。胎盤作為維持妊娠和胎兒發(fā)育的重要器官，妊娠期間其結(jié)構(gòu)和功能處于不斷變化之中，而miRNA對(duì)胎盤血管發(fā)生、結(jié)構(gòu)形成及分泌功能等的調(diào)控作用尚不清楚。研究miRNA在胎盤發(fā)育過程中的作用可能有助于闡明胎盤相關(guān)疾病的病因和病理生理過程，從而為預(yù)防和治療提供新的線索。

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