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miRNA在免疫中的作用简述胡靖宇 2010博 2010103040019摘要： miRNA是一类非编码的RNA小分子，通过3端的UTR区与目的mRNA作用，在转录后调控基因的表达，选择性降解mRNA或抑制靶基因翻译。miRNA介导的基因调控对许多细胞学功能都有至关重要的作用，例如细胞周期、分化、凋亡，差不多1/3的人mRNA都要接受miRNA调控。有一些证据指出miRNA可以调节免疫功能并阻遏自体免疫反应。这里，我们回顾了一些新发现，他们证实miRNA调控在免疫功能以及自体免疫和自身免疫病进展过程中，扮演者极其重要的角色。我们特别讨论了miRNA调节在天然免疫、获得性免疫、免疫细胞发育、调节性T细胞的稳定性极其功能中的相关作用以及类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮中miRNA的表达差异。简介： miRNAs是一类长度在20-22个核苷酸的非编码RNA分子，于1993首次被人们发现1,2。目前，人们所熟知的miRNA功能是通过3端的UTR区与目的mRNA作用，在转录后调节基因的表达，选择性降解mRNA或抑制基因翻译3。 随着越来越多的miRNA靶基因的发现，miRNA调控在细胞学功能中的重要作用变得越来越明晰。目前已知的miRNA对细胞功能的调控作用主要表现在诸如凋亡、细胞分化、细胞周期以及一些免疫功能中。到目前为止，miRNA数据库miRBase所收录的miRNA序列已经超过8000种，他们来自于不同的物种，包括植物、动物、病毒等等4,5。单对人类来说，miRBase列出了超过800种的miRNA，有科学家预测差不多1/3的人mRNA都要接受miRNA调控6。一. miRNA的生物源性和成熟方式通过RNA聚合酶，由基因组染色体转录形成初级miRNA（pri-miRNA）7,8。在动物体中，miRNA的成熟需要两个主要步骤，涉及两个核酸酶Drosha和Dicer。首先Drosha和其伴侣蛋白DGCR8将初级miRNA加工成70个核苷酸左右的miRNA前体（pre-miRNA）分子9-13。然后，miRNA前体通过特异性识别，由跨膜蛋白Exportin 5/RanGTP从细胞核内转出14-16。当进入胞浆后，miRNA前体就被Dicer和其伴侣蛋白剪切成21个核苷酸左右的miRNA双链结构，接着，其中一条链被选择载入RNA诱导沉默复合体（RISC）中，这个过程目前还未完全了解3,17。一旦装载入RISC中，miRNA就会与其目的mRNA的3UTR区结合，从而导致mRNA的降解或翻译抑制，其中的机制包括翻译蛋白的降解，翻译延伸的抑制，翻译终止子的预成熟，翻译启动子的抑制18。最近，一个选择性Drosha独立miRNA成熟通路在秀丽隐杆线虫、黑腹果蝇和哺乳动物中被报道19-21。在这个通路中，短茎环基因内区被拼接成pre-miRNA类似物，称为“mirtrons”（pre-miRNAs/introns），这种分子可以行使miRNA生物学功能而无需经过Drosha介导的剪切过程。但是，相对miRNA来说，mirtrons的数量相对较少，大部分miRNA的成熟依然需要通过Drosha依赖性途径。二. miRNA通路的细胞生物学和免疫学目标RNA诱导的免疫复合物中的关键组分是Ago蛋白家族。在哺乳动物，有四种Ago蛋白（Ago1-4），但只有Ago2是miRNA或siRNA通路的功能组分。Ago2可以分解被miRNA和siRNA靶定的mRNA，并且还可作为RNA干扰的催化酶22,23。除了Ago蛋白外，miRNA功能实现还需要许多其他蛋白，包括GW182 和Rck/p54，这些蛋白均定为在离散的胞浆复合体中，比如GWB。2002年，在患有运动和感觉神经病变的自身免疫病患者血中发现这些局灶样小体24，随后，GWB血清反应在一些患其他疾病的患者血中被鉴定出，如神经症状（33%），舍格伦综合征（31%），以及一些自身免疫性疾病包括系统性红斑狼疮（SLE，12%），类风湿性关节炎（7%），原发性胆汁性肝硬化（10%）25。类似的局灶样结构在同期的酵母菌也被发现，文献中称为P小体或含Dcp局限灶2628。1994年，Satoh等人通过抗Su自体抗体鉴别出分子量为100/102和200kDa的自身抗原29。SLE、硬皮病、重叠综合症的患者血清中，出现上述自身抗原抗体免疫沉淀反应的高达20%29。2006年，Jakymiw等报道在风湿性疾病病人以及自身免疫模型小鼠中，抗-Su自身免疫抗体可以识别出RNAi/miRNA通路中的催化酶，其中包括Ago2、Ago1、Ago3、Ago4以及Dicer30。复次，免疫荧光实验显示抗-Su自身抗体可以识别GWB30。最近，对带有GWB自身抗体病人临床和血清学特征研究的研究表明，这些病人最常见的临床表现是神经症状、舍格伦综合征、SLE、类风湿性关节炎和原发性胆汁性肝硬化25。最常见的自身抗原是Ge-1/Hedls（58%），GW182（40%），以及Ago2（16%），此外还有18%的GWB活性血清并未与任何已知的抗原反应，暗示可能还有其他的靶位自身抗原未被发现25。这些数据均指出RNAi/miRNA通路的关键组分与自身免疫反应有关，miRNA通路对自身抗体的生成和诱导有一定的作用。三. miRNA在一般免疫功能中的作用许多致病异常包括自身免疫病和癌症都与免疫反应有关，因此，对免疫系统的调控就显得尤为重要。哺乳动物在长期的进化历程中，为免疫调控形成了一套复杂的自查与平衡系统，以保证机体在抵抗外源性抗原时可以保持一种自身耐受状态，这其中的许多机制现在仍未完全清楚。近来，越来越多证据显示miRNA在免疫调控和免疫细胞的发育中扮演者及其重要的角色。到目前为止，已有相对较少的特异性miRNA被揭示出可作为免疫系统的重要调控因子。四. 与Toll样受体刺激相关的miRNA2006年，三种miRNA，miR-146a，miR-155和miR-132被发现在LPS刺激分化的人单核细胞系THP-1细胞中上调31。miR-146a可被TNF-和IL-1诱导，更近一步的研究显示这种诱导是NF-B依赖性的。miR-146a的两个靶基因可以确定，一个是TNF受体相关因子6（TRAF6），另一个是IL-1受体相关激酶1（IRAK1），这两者都是TLR4信号通路中的关键组分31。有趣的是，miR-146a的表达仅受细胞表面的Toll样受体信号通路诱导（TLR2，TLR4，TLR5），而不接受细胞内的TLR（TLR3，TLR7，TLR9）诱导，这就意味着miR-146a在细菌诱发的天然免疫中起作用，而对以病毒为抗原的免疫反应无效31。在人肺泡上皮细胞中，增加miR-146a的表达对促炎因子IL-8和RNATES的释放有着负性调节作用32。总体来说，这些数据均显示miR-146a对细菌引起的免疫反应有着下调作用。在小鼠巨噬细胞中，miR-155在IFN-，聚肌胞：聚肌苷酸胞嘧啶核苷酸以及多种TLR配体作用下发生上调33,34。这些研究显示，miR-155在细菌和病毒诱导的免疫反应中均有一定的调节作用。复次，miR125b水平在LPS刺激的小鼠巨噬细胞中有所降低34。因为miR-125b靶位于TNF-的mRNA3UTR区，所以当LPS诱导TNF-生成时， miR-125b自然会发生下调34。五. miR155在一般免疫功能、生发中心反应以及浆细胞生成免疫球蛋白类别转换中的作用如果使miRNA在人体高表达，可以很惊奇的发现有一种miRNA，miR-155在几个重要的免疫功能中都有非常重要的作用。除了在天然免疫中外，对于获得性免疫而言，miR-155也是一个关键因子。miR-155是由非编码的RNA片段加工而来，现在我们知道这个片段是pri-miR-15535,36。在活性B细胞和T细胞中，都可以检测到miR-155或其前体的表达增高37,38，同样的情形也发生在活化的巨噬细胞中，这种现象还与B细胞恶性肿瘤有关39-41。2007年，Rodriguez等撰文报道缺少miR155或其前体的实验小鼠，其获得性免疫应答呈现减弱状态，在血管内注射沙门杆菌typhimurium属后，无法建立相关的免疫应答42。这种免疫应答的减弱归咎于B细胞和T细胞功能损害以及树突状细胞的递呈缺陷42。以上数据足以证明miR-155对B，T细胞以及树突状细胞的一般功能有着及其重要的影响。同时，Thai等也报道miR-155对生发中心的应答有调控作用43。最初，他们指出在免疫应答中生发中心的B细胞上调了miR-155的表达。通过使用miR-155缺陷小鼠，他们判断miR-155可以调控生发中心的免疫应答，至少部分影响了细胞因子的生成水平43。2007年，有报道称miR-155与浆细胞形成免疫球蛋白的类别转换有关44。在这项研究中，miR-155缺失的B细胞无法形成高亲和力的IgG1抗体44。通过过表达Pu. 1miR-155的靶定转录因子，可以导致IgG1的产出几近于无，这表明miR-155可以通过调控Pu. 1影响浆细胞形成免疫球蛋白的类别转换。六. miRNA在免疫细胞发育中的作用几项研究显示miRNA涉及了免疫细胞的发育过程45-47。最先报道与此相关的miRNA是miR-181a，它在胸腺细胞中呈高表达，而在心、淋巴结以及骨髓中的表达则相对较低48-49。在骨髓来源的B细胞中，从原B细胞发育成前B细胞的过程中，miR-181a的表达下降48。另有证据显示miR-181a在造血干细胞和祖细胞中的表达，造成了CD19+B细胞的增加以及CD8+ T细胞的减少48。miR-181a还被发现可以调节TCR信号通路，并影响T细胞对于抗原分子的敏感性49。近来，有报道称miR-181b可调控活性B细胞的类别转换重组50。miR-181b在活性B细胞中的表达削弱了类别转换重组，导致活性诱导胞核嘧啶核甙脱氨酶（AID）在蛋白水平和mRNA水平发生下调50。这些结果也为通过抑制AID活性防止B细胞恶化这一新的调节机制提供了证据50。其他miRNA介导调控免疫细胞发育的例子包括miR-223对于粒细胞生成的调控51,52，以及miR-150在B细胞分化中的关键作用47,53。参考文献：1. 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