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MicroRNAs（miRNAs）是一种小的内源性非编码RNA分子，大约由2125个核苷酸组成。这些小的miRNA通常靶向一个或者多个mRNA，通过翻译水平的抑制或断裂靶标mRNAs而调节基因的表达、microRNA的发现（Discovery） 1993年，Lee，Feinbaum和Ambros等人发现在线虫体内存在一种RNA（lin-4），是一种不编码蛋白但可以生成一对小的RNA转录本，每一个转录本能在翻译水平通过抑制一种核蛋白lin-14的表达而调节了线虫的幼虫发育进程。对于出现这种现象的原因，科学家们猜测是由于基因lin-14的mRNA的3UTR区独特的重复序列和lin-4之间有部分的序列互补造成的。在第一幼虫阶段的末期降低lin-14的表达将启动发育进程进入第二幼虫阶段。7年后科学家又发现了第二个miRNAlet-7，let-7相似于lin-4，同样可以调节线虫的发育进程。 自从let-7发现以来，应用随机克隆和测序、生物信息学预测的方式，又分别在众多生物体如病毒、家蚕和灵长类动物中发现了成千的miRNAs。被鉴定的miRNAs均被miRBase网站整理并加以注释。此网站由著名的Sanger研究所主办，并对公众开放。（http:/microrna.sanger.ac.uk/）microRNA的生物起源（Biogenesis） miRNAs起源于内源性表达转录本，是长约21-25nt的双链RNA分子，其典型特征是具有发卡结构。图1表述了对当前miRNA和siRNA起源的理解。miRNA途径开始于一个miRNA基因的pri-miRNA（PrimarymiRNA）转录本（step 1）；这个70100nt的发卡RNAs（pri-miRNA）在核内被核糖核酸酶Drosha加工处理而最终成为pre-miRNA（Precursor miRNA，）（step 2）；之后pre-miRNA被核输出蛋白exportin 5转运入胞质（step 3），接着被第二个核糖核酸酶Dicer消化为2125nt的miRNA（step 4）或在胞核被CAF(Dicer酶的同族物)加工成成熟的2024nt miRNA；这个阶段的miRNA可以结合RISC（RNA-Induced Silencing Complex，RISC可以将双链的miRNAs解离为单链）并与靶标mRNA互补并列（step56）；miRNA和靶序列的互补程度决定了靶基因mRNA要不在翻译水平被部分抑制，要不完全断裂（step 7）。植物体中，断裂似乎是主要的工作方式，而哺乳动物中则以翻译水平的抑制为主要方式。在人类,成熟的miRNA已被发现与Gemin3；Gemin4；EIF-C2等形成15S的核糖核蛋白体RNP复合物（也称RISC）。miRNP不仅能通过经典的miRNA途径作用于特异基因mRNA的3非翻译区(3-UTR),抑制mRNA的翻译而不影响mRNA的稳定性,也能RISC样降解与之完全互补的靶RNA。近有报道表明miRNA也作用于5-UTR区,需要指出的是miRNA与3-UTR和5-UTR的结合是不完全互补的,但具体的机制仍不明确siRNA途径是由导入外源的双链RNA（dsRNA）所触发的一种进化上保守的反应（step A）；这种双链的dsRNA被核糖核酸酶Dicer消化为大约2123nt的siRNA（small interfering RNAs）（step B）；siRNA又与RISC相互作用导致siRNA双链的解离并与靶标mRNA互补并列（step CD）；siRNA与它的靶标mRNA有近乎完美的互补，从而导致mRNA在这些互补位点直接断裂（step E）；科学家们就是人为的设计这种dsRNA或者siRNA达到对靶基因的降解。这些合成的沉默试剂作为一种新的生物学工具，极大的促进了新基因鉴定、基因功能分析和信号通路的研究。microRNA的研究领域（Research Areas）（1）miRNA表达谱（miRNA Profiling） 由于miRNAs在众多程序的调控，诸如生物发育、细胞增殖和凋亡以及近来被证明与肿瘤发生相关等领域发挥作用，因此miRNAs的鉴定和定性研究成为迅速发展的一大研究领域。最典型的鉴定miRNAs的方法是检测miRNA的表达谱，如果发现某一种miRNA在某种特定组织或细胞中特异性表达的话，此miRNA将被假定在此特定组织或细胞中发挥某种调控作用。同样，如果某一种miRNA在生物特殊发育阶段表达的话，则它有可能是调控发育进程一个主要分子。miRNA的表达谱可以通过克隆特定组织、细胞或者某个生物体特定发育阶段的miRNA并测序完成，或者通过芯片检测得以完成。克隆和测序miRNAs是目前最常用的一种方法，虽然相当费时费力，但却可以发现新的miRNAs；而芯片检测虽然是一种高通量的检测方法，但只能检测已知的miRNAs表达水平。（2）miRNA功能分析（miRNA Functional Analysis） 随着成百上千的microRNA在植物、动物和病毒中被鉴定出来后，通过抑制细胞中miRNA的表达水平来研究miRNA的功能迅速发展为一个重要的研究领域。在此期间，miRANs在生理状态下的靶标须待鉴定，因此在探索miRNA功能的过程中运用人工合成的miRNA抑制剂成为一种重要的研究工具。miRNA的活性可以通过对与内源性miRNAs互补的磷酰二胺吗啉代反义寡核苷酸（morpholino phosphorodiamidate antisenseoligonucleotides ）的化学修饰阻断。另外，锁核苷酸（locked-nucleic acid, LNA）具有更高的结合亲和力，通常被用来抑制人体细胞的miRNA。LNA修饰的探针也用来检测miRNAs的定位和表达方式。miRNA的特点 miRNA有3个明显特征:广泛存在于真核生物中,是一组不编码蛋白质的短序列RNA,它本身不具有开放阅读框架(ORF)；通常的长度为2024nt,但在3端可以有12个碱基的长度变化(对miRNA 的具体长度范围尚无统一标准,在拟南芥和烟草中发现26ntRNA,和在四膜虫(Tet rahymenas )中发现的能使核部分DNA失活的28ntRNA也被归于其中) 成熟的miRNA,5端有一磷酸基团,3端为羟基,这一点使它与大多数寡核苷酸和功能RNA的降解片段区别开来。除此之外,多数miRNA还具有高度保守性、时序性和组织特异性。 miRNA存在于基因组的内含子、外显子或调控序列中。miRNA基因不是随机排列的,其中有一些是成簇(cluster)存在,而且簇生排列的基因常常协同表达。最典型的是一组高度相关的miRNA基因(mir35mir41) 集中簇生在C.elegans 2 号染色体的 1kb片段上,并从同一个前体上加工形成 7 个成熟的miRNA。细胞特异性和组织特异性是miRNA表达的主要特点。实验显示,在组织培养的S2细胞(即Schneider-2细胞,从发育2024h的果蝇胚胎中分离得到)可发现miR-12等,却无法找到miR-3miR-6。与其类似,miR-171 (也有文献称之为miR239) 在拟南芥的花序和花组织中高水平表达,而在茎、叶组织中却没有表达的迹象。虽然被miR-171 (miR239)调控的基因在其他组织中也都存在,但仅在花序组织中大量表达,这就使人怀疑miRNA的表达和分布是否决定了组织和细胞的特异性。而另一部分miRNA在不同细胞、组织和物种间的表达,可能意味着它们在基因表达调控等方面具有更为广泛和普遍的作用。 目前,大多数已发现的miRNA的表达都具有时序性。mir3mir7基因只在果蝇早期胚胎形成时表达,而miR-1、miR-8和miR-12的含量在果蝇幼虫阶段急剧上升并在成虫期维持在较高水平。与此同时,在所有阶段都存在的miR-9和miR-11的含量却急剧减少。基因表达的严格或不严格时序性；表达水平的显著变化,以及所在组织和细胞的特异性,都暗示miRNA可能参与了深远而复杂的基因表达调控,并决定发育和行为等的变化。Sempere等人通过Northern杂交的方法对已知的119个miRNA基因的表达做了检测,发现有一些是在特异的组织表达,有一些在不同组织只是表达量不同样,而在脑组织表达的miRNA的作用方式表明这些miRNA与脑神经元的分化相关。目前普遍认为miRNA的功能是参与生命的一些基本过程,如发育过程中的细胞增殖、细胞死亡、应激反应脂肪代谢等,越来越多的证据表明miRNA在细胞中起着调控基因表达的重要作用，RNA在基因表达调控中的作用越来越受到人们的重视。 虽然在不同的时空发育阶段,它们的表达量不同,但是多种miRNA在同一个细胞中的表达使得细胞处在一种内在的miRNA环境中,这个环境控制着成千上万编码基因