轉錄組（transcriptome）廣義上指某一生理條件下，細胞內所有轉錄產(chǎn)物的集合，包括mRNA、核糖體RNA、轉運RNA及非編碼RNA等，而在眾多的RNA類型中，越來越多的研究者將目光聚焦到miRNA的研究中。miRNA是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA，其長度約19~25nt。miRNA主要通過參與基因的轉錄后調控，來實現(xiàn)對靶基因的表達調節(jié)。目前，已有大量的研究結果表明，miRNA在動植物生長發(fā)育、機體疾病的發(fā)生發(fā)展等領域中備受關注。
miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ的作用下轉錄生成長度約為幾千個堿基的初級轉錄本（pri-miRNA）。隨后，在蛋白復合物Drosha-DGCR8的作用下進一步被加工成具有莖環(huán)結構的前體miRNA（pre-miRNA），pre-miRNA在Ran-GTP-Exportin-5轉運蛋白的協(xié)助下從核內轉運到細胞質中。在細胞質中，pre-miRNA被Dicer-TRBP識別，并通過對莖環(huán)結構的剪切和修飾，在細胞質內形成 miRNA二聚體。其中一條鏈迅速降解，另一條鏈被轉載進AGO2蛋白中，形成RISC（RNA誘導沉默復合體），最終生成成熟的、具有功能單鏈miRNA。
miRNA的發(fā)生和功能
隨著科研人員對miRNA研究的深入，幾百種動植物的不同miRNA被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，它們的功能具有多樣性，不僅有大家了解的干擾作用，還可以通過結合靶基因，引起靶mRNA的降解或翻譯的抑制。近日，一篇題為“Combination therapy with miR34a and doxorubicin synergistically inhibits Dox-resistant breast cancer progression via down-regulation of Snail through suppressing Notch/NF-κB and RAS/RAF/MEK/ERK signaling pathway”的miRNA調控機制的文章發(fā)表在《Acta Pharm Sin B》，該文章的整體實驗設計并不復雜，作者首先篩選microRNA34a (miR34a)作為研究目標，探討了miR34a對乳腺癌阿霉素（Dox）耐藥的逆轉作用及其可能的機制，miR34a已被證明可通過多個靶標參與各種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。在乳腺癌中，轉染miR34a顯著抑制Dox耐藥的MCF-7/A細胞的增殖、侵襲、遷移并誘導其凋亡，同時發(fā)現(xiàn)，與Dox敏感MCF-7細胞相比，MCF-7/A細胞中Snail基因的蛋白質和mRNA表達均顯著上調，轉染Snail小干擾RNA（siRNA）可以抑制Dox耐藥MCF-7/A細胞的侵襲、遷移和粘附，而Snail高表達可以顯著促進MCF-7細胞的侵襲、遷移和粘附，在MCF-7/A細胞中用miR34a轉染可誘導Snail表達降低。通過靶基因預測發(fā)現(xiàn)miR34a與Snail 3'UTR的具有潛在結合位點，并通過熒光素酶報告基因方法進行了驗證。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，與單獨的miR34a或Dox處理相比，聯(lián)合使用miR34a和Dox可在MCF-7/A細胞中誘導更強的Snail減少。此外，研究還首次發(fā)現(xiàn)miR34a聯(lián)合Dox可通過抑制MCF-7/A細胞中的Notch/NF-κB和RAS/RAF/MEK/ERK通路，顯著抑制Snail的表達。體內研究表明，與單獨使用Dox相比，miR34a和Dox的聯(lián)合使用顯著減緩了MCF-7/A裸鼠異種移植模型中的腫瘤生長，這表現(xiàn)為Snail的下調和腫瘤異種移植中的促凋亡作用。這些結果共同強調了miR34a驅動的Snail調節(jié)在耐藥性中的相關性，并且miR34a和Dox的共同給藥可能在未來的臨床中產(chǎn)生有效的治療結果。
miR34a和 Dox在 MCF-7/A細胞中協(xié)同抗腫瘤作用途徑
隨著高通量測序技術的迅猛發(fā)展，基于高通量測序技術的miRNA測序是鑒定和定量解析miRNA的新方法和有力工具，突破了其他研究手段的局限性。近年來，關于miRNA的生物學作用逐漸被熟知，作為研究較為成熟的非編碼RNA，miRNA在以下幾個應用領域逐漸深入和完善：
1. 分子標記
研究發(fā)現(xiàn)，細胞、組織細胞的狀態(tài)與microRNA的水平息息相關。如果能夠及時監(jiān)測細胞內的microRNA水平，就可能知道細胞的狀態(tài)，甚至提早預測細胞發(fā)育的下一步動向，這也是microRNA應用于癌癥監(jiān)測的重要原理之一。如，Volina 等分析540份病人的相關實體瘤標本中的miRNA，從而確定miRNA-17-59/20a/21/92/106a/15 為腫瘤miRNA標志物。
2. 疾病治療
在臨床醫(yī)學中，通過將microRNA或者microRNA拮抗劑（往往是與microRNA配對的序列）導入病人體內，來提高或者降低體內microRNA的水平，從而起到調節(jié)下游基因表達，最終實現(xiàn)治療效果。如，miR-122是丙肝病毒感染時會誘導肝臟釋放出一種microRNA，對丙肝相關基因的表達起激活作用，而miR-122的拮抗劑可抑制miR-122的活性具有治療作用。
miR-122拮抗劑的作用原理
3. 人工miRNA
人工小分子RNA(artificial microRNA，amiRNA)技術,是利用天然miRNA生成和作用原理設計的,以一個或多個特定基因為靶標的小RNAs分子,它能夠高效、特異地抑制基因的表達。amiRNA可以沉默掉同一家族的不同蛋白質，因此頗受廣大科研工作者的青睞。
商業(yè)化人工microRNA載體pChlamiRNA3
全面的RNAs研究，全方位的轉錄調控解析，歡迎鎖定中科新生命。
參考文獻
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[2] Walid, A, Alsharafi, et al. miRNAs: biological and clinical determinants in epilepsy.[J]. Frontiers in molecular neuroscience, 2015.
[3] Volinia S , Calin G A , Liu C G , et al. A microRNA expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets[J]. PNAS, 2006, 103(7):p.2257-2261.
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