微小RNA

晋城市原国养生馆连锁有限公司

微小 RNA（microRNA，简称 miRNA）是一类长度约为 19-25 个核苷酸的非编码小 RNA 分子。

一、miRNA 的生物合成与作用机制

1. 生物合成过程：

- miRNA 首先在细胞核内由 RNA 聚合酶 II 或 III 转录生成初级 miRNA（pri-miRNA）。pri-miRNA 具有发夹结构，在核酸内切酶 Drosha 和其辅助因子 Pasha 的作用下，被切割成约 70 个核苷酸长度的前体 miRNA（pre-miRNA）。

- pre-miRNA 被转运蛋白 Exportin-5 从细胞核转运至细胞质中。在细胞质中，另一种核酸内切酶 Dicer 将 pre-miRNA 进一步切割成成熟的 miRNA 双链。其中一条链被整合到 RNA 诱导的沉默复合体（RISC）中，成为有功能的 miRNA。

2. 作用机制：

- miRNA 主要通过与靶 mRNA 的 3'非翻译区（3'UTR）结合，抑制靶 mRNA 的翻译或促进其降解，从而在转录后水平调控基因的表达。一个 miRNA 可以调控多个靶基因，而一个靶基因也可能受到多个 miRNA 的调控，形成复杂的调控网络。

- 例如，miR-21 可以通过抑制多个肿瘤抑制基因的表达，促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。而 miR-15a/16-1 则可以通过靶向 BCL2 等抗凋亡基因，促进肿瘤细胞的凋亡。

二、miRNA 在肿瘤中的作用

1. 作为肿瘤诊断标志物：

- 不同类型的肿瘤往往具有特定的 miRNA 表达谱。通过检测血液、组织或其他体液中的 miRNA 表达水平，可以为肿瘤的诊断提供重要依据。例如，在乳腺癌中，miR-21、miR-155 等 miRNA 的表达水平明显升高，而 miR-125b、miR-145 等 miRNA 的表达水平则降低。

- miRNA 作为诊断标志物具有较高的灵敏度和特异性，且检测方法相对简单、快速，可以为肿瘤的早期诊断和筛查提供新的手段。

2. 作为肿瘤预后标志物：

- miRNA 的表达水平与肿瘤的预后密切相关。一些 miRNA 的高表达或低表达可能预示着肿瘤的不良预后，如肿瘤的复发、转移和患者的生存期缩短等。例如，在肺癌中，miR-21 的高表达与患者的不良预后相关，而 miR-34a 的高表达则与较好的预后相关。

- 通过检测肿瘤组织或血液中的 miRNA 表达水平，可以为患者的预后评估提供重要信息，帮助医生制定个性化的治疗方案。

3. 参与肿瘤的发生发展：

- miRNA 可以通过调控肿瘤相关基因的表达，参与肿瘤的发生、发展和转移。例如，miR-21 可以促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移，而 miR-34a 则可以抑制肿瘤细胞的增殖、诱导细胞凋亡和抑制肿瘤转移。

- miRNA 还可以影响肿瘤细胞的代谢、免疫逃逸和血管生成等过程，促进肿瘤的生长和扩散。例如，miR-126 可以通过调控血管内皮生长因子（VEGF）的表达，影响肿瘤的血管生成。

三、miRNA 的临床应用前景

1. 肿瘤治疗的新靶点：

- 由于 miRNA 在肿瘤的发生发展中起着重要作用，因此可以将 miRNA 作为肿瘤治疗的新靶点。通过调控 miRNA 的表达水平，可以抑制肿瘤细胞的生长、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤转移等。例如，可以使用 miRNA 模拟物（mimics）来上调肿瘤抑制 miRNA 的表达，或者使用 miRNA 抑制剂（inhibitors）来下调促癌 miRNA 的表达。

- 此外，还可以开发基于 miRNA 的药物递送系统，将 miRNA 模拟物或抑制剂特异性地递送到肿瘤组织中，提高治疗效果，减少副作用。

2. 联合治疗的新策略：

- miRNA 可以与传统的肿瘤治疗方法（如手术、化疗、放疗和免疫治疗等）联合使用，提高治疗效果。例如，miR-34a 模拟物可以增强化疗药物对肿瘤细胞的敏感性，提高化疗效果。miR-200c 可以增强肿瘤细胞对放疗的敏感性，提高放疗效果。

- miRNA 还可以与免疫治疗联合使用，调节肿瘤微环境中的免疫细胞功能，增强免疫治疗的效果。例如，miR-155 抑制剂可以增强肿瘤微环境中 T 细胞的活性，提高免疫治疗效果。

总之，微小 RNA 在肿瘤的发生发展中起着重要作用，具有作为肿瘤诊断标志物、预后标志物和治疗靶点的巨大潜力。随着对 miRNA 研究的不断深入，相信 miRNA 将为肿瘤的诊断和治疗带来新的突破。

微小 RNA（miRNA）在基因表达调控中发挥着重要作用，其作用机制主要包括以下几个方面：

一、miRNA 的生物合成与成熟过程

1. 转录生成初级 miRNA（pri-miRNA）：

- miRNA 基因首先在细胞核内由 RNA 聚合酶 II 或 III 转录生成较长的初级 miRNA。pri-miRNA 具有特殊的发夹结构，包含一个茎环结构和两侧的侧翼序列。

2. 加工成前体 miRNA（pre-miRNA）：

- 在细胞核内，pri-miRNA 在核酸内切酶 Drosha 和其辅助因子 DGCR8 的作用下，被切割成约 70 个核苷酸长度的前体 miRNA。pre-miRNA 也具有发夹结构，并且在两端带有一些突出的核苷酸。

3. 转运至细胞质：

- pre-miRNA 被转运蛋白 Exportin-5 识别并从细胞核转运至细胞质中。在细胞质中，pre-miRNA 进一步被加工和成熟。

4. 生成成熟 miRNA：

- 在细胞质中，另一种核酸内切酶 Dicer 识别 pre-miRNA，并将其切割成约 22 个核苷酸长度的双链 miRNA。其中一条链被整合到 RNA 诱导的沉默复合体（RISC）中，成为有功能的成熟 miRNA。

二、miRNA 与靶 mRNA 的结合

1. 识别靶 mRNA 的 3'非翻译区（3'UTR）：

- 成熟 miRNA 通过其“种子序列”（通常是 miRNA 的第 2-8 个核苷酸）与靶 mRNA 的 3'UTR 上的互补序列结合。这种结合通常不完全互补，而是通过沃森-克里克碱基配对和一些非传统的碱基配对方式进行。

2. 影响靶 mRNA 的稳定性和翻译效率：

- miRNA 与靶 mRNA 的结合可以导致靶 mRNA 的降解或抑制其翻译。如果 miRNA 与靶 mRNA 的结合完全互补，通常会导致靶 mRNA 的切割和降解；如果结合不完全互补，则主要抑制靶 mRNA 的翻译。

- 例如，当 miRNA 与靶 mRNA 结合后，RISC 中的 Argonaute 蛋白可以招募一些酶和蛋白质，促进靶 mRNA 的降解或阻止核糖体与靶 mRNA 的结合，从而抑制蛋白质的合成。

三、miRNA 对基因表达的调控作用

1. 负调控基因表达：

- miRNA 主要通过抑制靶基因的表达来发挥作用，是一种负调控因子。它可以在转录后水平上调节基因的表达，降低靶基因的蛋白质合成水平。

- 例如，miR-122 在肝脏中高表达，它可以与丙型肝炎病毒（HCV）RNA 的 3'UTR 结合，抑制 HCV 的复制和翻译，从而起到抗病毒的作用。

2. 参与细胞分化、发育和生理过程：

- miRNA 在细胞分化、发育和各种生理过程中起着重要的调控作用。不同的 miRNA 在不同的细胞类型和发育阶段表达水平不同，它们可以通过调控特定的靶基因来影响细胞的命运决定、组织器官的形成和功能维持。

- 例如，miR-181 在造血干细胞的分化过程中起着关键作用，它可以通过抑制一些转录因子的表达，促进造血干细胞向淋巴细胞的分化。

3. 参与疾病的发生发展：

- miRNA 的异常表达与多种疾病的发生发展密切相关，包括癌症、心血管疾病、神经系统疾病等。在疾病状态下，一些 miRNA 的表达水平会发生改变，它们可以通过调控肿瘤相关基因、心血管疾病相关基因和神经退行性疾病相关基因的表达，参与疾病的发生发展过程。

- 例如，miR-21 在许多癌症中高表达，它可以通过抑制肿瘤抑制基因的表达，促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。miR-143/145 在心血管疾病中表达下调，它们可以通过调控血管平滑肌细胞的分化和增殖，影响血管的结构和功能。

总之，微小 RNA 通过复杂的生物合成过程和与靶 mRNA 的结合，在基因表达调控中发挥着重要的作用。它们可以负调控基因表达，参与细胞分化、发育和生理过程，以及疾病的发生发展。对 miRNA 作用机制的深入研究将有助于我们更好地理解生命过程和疾病的发生机制，并为疾病的诊断和治疗提供新的靶点和策略。

miRNA（微小 RNA）调控基因表达的方式主要有以下几种：

一、抑制翻译

1. 阻止核糖体结合：

- miRNA 与靶 mRNA 的 3'非翻译区（3'UTR）结合后，可以阻止核糖体与 mRNA 的结合，从而抑制蛋白质的翻译起始。例如，miR-122 与丙型肝炎病毒（HCV）RNA 的 3'UTR 结合，阻碍了核糖体对 HCV mRNA 的识别，抑制了 HCV 蛋白的合成。

- 这种方式通常不会导致 mRNA 的降解，而是使 mRNA 处于一种翻译抑制状态，一旦 miRNA 的作用被解除，翻译可以重新开始。

2. 干扰翻译延伸：

- miRNA 也可以在翻译延伸阶段发挥作用。它可以通过与靶 mRNA 结合，干扰核糖体在 mRNA 上的移动，从而抑制翻译的延伸过程。例如，某些 miRNA 可以与正在进行翻译的核糖体结合，导致翻译过程停滞，蛋白质合成减少。

- 这种方式可能会导致部分翻译产物的不完全合成，但不一定会引起 mRNA 的降解。

二、促进 mRNA 降解

1. 招募降解酶：

- miRNA 与靶 mRNA 结合后，可以招募一些降解酶，如 Argonaute 蛋白等，这些酶可以促进靶 mRNA 的降解。例如，miR-16 可以与 BCL2 mRNA 的 3'UTR 结合，然后招募 Argonaute 蛋白等降解酶，导致 BCL2 mRNA 的降解，从而抑制细胞的抗凋亡能力。

- 这种方式可以快速降低靶 mRNA 的水平，从而减少相应蛋白质的合成。

2. 诱导脱腺苷化：

- miRNA 还可以诱导靶 mRNA 的脱腺苷化，使其失去 poly(A)尾，从而变得不稳定并容易被降解。例如，一些 miRNA 可以与特定的脱腺苷化酶结合，然后与靶 mRNA 结合，促进靶 mRNA 的脱腺苷化和降解。

- 这种方式通常需要一些辅助因子的参与，并且可能与其他调控机制协同作用。

三、调控转录后加工

1. 影响 mRNA 剪接：

- miRNA 可以通过与 mRNA 结合，影响 mRNA 的剪接过程。例如，某些 miRNA 可以与 pre-mRNA 结合，改变剪接因子的结合位点，从而影响 mRNA 的剪接方式，产生不同的剪接异构体。这些异构体可能具有不同的稳定性和翻译效率，从而影响基因的表达。

- 这种方式可以在转录后水平上调节基因的表达多样性。

2. 调节 mRNA 稳定性：

- miRNA 还可以通过与 mRNA 结合，调节 mRNA 的稳定性。一些 miRNA 可以与 mRNA 上的特定序列结合，增加或减少 mRNA 与稳定因子或降解因子的结合，从而影响 mRNA 的稳定性。例如，miR-29 可以与一些胶原蛋白 mRNA 的 3'UTR 结合，降低胶原蛋白 mRNA 的稳定性，从而减少胶原蛋白的合成。

- 这种方式可以快速调节 mRNA 的水平，进而影响蛋白质的合成。

总之，miRNA 可以通过多种方式调控基因的表达，这些方式相互作用，共同参与细胞的生理和病理过程。对 miRNA 调控机制的深入研究有助于我们更好地理解基因表达的调控网络，以及疾病的发生发展机制。

miRNA促进mRNA降解的过程主要包括以下步骤：

1. miRNA的形成与成熟：

- 转录：miRNA基因在细胞核内由RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ转录生成初级miRNA（pri-miRNA）。pri-miRNA具有特殊的发夹结构，包含茎环结构和两侧的侧翼序列。

- 加工：在细胞核内，pri-miRNA在核酸内切酶Drosha和其辅助因子DGCR8的作用下，被切割成约70个核苷酸长度的前体miRNA（pre-miRNA）。pre-miRNA同样具有发夹结构，且两端带有一些突出的核苷酸。

- 转运：pre-miRNA被转运蛋白Exportin-5识别并从细胞核转运至细胞质中。

- 成熟：在细胞质中，另一种核酸内切酶Dicer识别pre-miRNA，并将其切割成约22个核苷酸长度的双链miRNA。其中一条链被整合到RNA诱导的沉默复合体（RISC）中，成为有功能的成熟miRNA。

2. 识别靶mRNA：成熟miRNA通过其“种子序列”（通常是miRNA的第2-8个核苷酸）与靶mRNA的3'非翻译区（3'UTR）上的互补序列结合。这种结合通常不完全互补，但足以使miRNA识别并作用于靶mRNA。

3. 招募降解相关复合物：

- 形成沉默复合体：miRNA与靶mRNA结合后，与Argonaute蛋白等其他成分一起形成RISC。Argonaute蛋白是RISC的核心成分，具有核酸内切酶活性。

- 招募降解酶：RISC可以招募一些降解酶，如脱腺苷酸化酶等。这些降解酶会作用于靶mRNA，使其发生降解。

4. mRNA的降解：

- 脱腺苷酸化：招募的脱腺苷酸化酶会催化靶mRNA的poly(A)尾（多聚腺苷酸尾）缩短。poly(A)尾对于mRNA的稳定性和翻译效率非常重要，当poly(A)尾缩短到一定程度时，mRNA会变得不稳定。

- 降解：不稳定的mRNA会被其他核酸酶进一步降解，分解成核苷酸片段，从而降低了靶mRNA的水平，减少了相应蛋白质的合成。

总的来说，miRNA通过与靶mRNA的结合，招募降解相关复合物，引发一系列反应，最终导致靶mRNA的降解，实现对基因表达的负调控。这一过程在细胞的生长、发育、分化以及疾病的发生发展等方面都具有重要的作用。