000000df杜有功-医院的药学2

1、microRNA对一些非肿瘤疾病的影响杜有功某某省某某医院3170002002年，microRNAs(miRNAs的发现被Scienee杂志评为十大科技突破第一名，近年来。已经成为生命科学已经的重要热点 之一，仅在2005年67月间，Nature上就发表了 6篇有关miRNA的论文，成为2005年生命科学的十大新闻之一。 microRNAs是 一类长约33个核苷酸的内源性单链 RNA属非编码小RNA广泛存在于生物界，几乎所有的后生动物metazoa ns都发现有microRNAs 的表达。据预测，人类超过1/3的蛋白编码基因受 microRNAs的调控。越来越多的研究明确 microRNAs可

2、调控植物的形态建成、环境 的适应性与发育过程；动物的胚胎干细胞和多种成体干细胞的发育、胚胎后期发育、细胞的生长和凋亡、血细胞的分化、神经元的极 性、胰岛素的分泌、大脑形态的形成、心脏发生与免疫系统的调控等过程中发挥重要作用。microRNAs还被发现参与心血管疾病内分泌代谢疾病、神经系统疾病、自体免疫病、皮肤病眼部疾病与病毒感染等。大量的文献报道了与各种肿瘤的发生开展的关系。本文仅 对一些非肿瘤性疾病与microRNAs的关系作一讨论。1. RNA mRNA microRNAs简介RNA RNA的级结构主要是由AMP GMP CMP和UMF四种核糖核苷酸通过3'，5'磷酸二酯键

3、相连而成的多聚核苷酸链。天然 RNA勺二 级结构，一般并不像DNA那样都是双螺旋结构，只有在许多区段可发生自身回折，使局部A-U、G-C碱基配对，从而形成短的不规如此的螺旋区。不配对的碱基区膨出形成环，被排斥在双螺旋之外。RNA中双螺旋结构的稳定因素，也主要是碱基的堆砌力，其次才是氢 键。每一段双螺旋区至少需要 46对碱基对才能保持稳定。在不同的 RNA中，双螺旋区所占比例不同。RNA勺二级结构：细胞内有三 类主要的核糖核酸，即：mRNArRNA tRNA它们各有特点。在大多数细胞中 RNA的含量比DNA多 58倍。mRN信使RNA: mRNA勺功能就是把DNA上的遗传信息准确无误地转录下来，

4、然后再由mRNA勺碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。在真核生物中，转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列，大约只有25%?列经加工成为mRNA最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA(pre-mRNA)分子大小上差异很大，所以通常称为不均一核RNAheterogeneous nuclear RNA,hnRNA。microRNAs第一个被发现的miRNAin-4，是1993年Lee在研究秀丽新小杆线虫(C.elegans)发育的时候发现的。至U 2000年才发现了第二个miRNAIet-7，也是在线虫中发现的。研究发现它在线虫、果蝇和人类中高度保守区

5、间，并且在表达上具有时空特异性。此后对miRNA勺研究才逐渐增多起来。到如今，最新版本的 miRNA数据库miRBase ttp:./丨收录的植物、动物和病毒的 microRNA序列已经达到10867种，其中人类的占721种。学者们把这些呈现时空特异性表达的非编码小分子命名为microRNA而lin24和let27也就成为miRNA家族的奠基性成员。microRNAs的特性和命名：其特性有：1.具有发夹结构前体,且其中一条臂含有miRNA序列,发夹具有最低自由能,结构中不含大的内环 或泡,尤其是大的不对称的泡。2. miRNA序列与其二级结构前体具有进化上的保守性。3.随

6、着Dicer酶功能降低，前体物不断积累。一般要综合上述两方面的证据才能判定一个新的 miRNA在对miRNA命名时,一般是在miR的后面加一个阿拉伯数字(如miR21 , miR22等)。编码RNA的基因也是用这三个字母表示,大写,中 间采用连字符连接,根据生物学惯例使用斜体字(如线虫和果蝇中的mi r21 ,水稻和拟南芥的M I R156)。不同物种中,一样的miRNA采 用一样的数字。如果同一个基因具有不同的转录本，那么还需在其后面加一小写的字母或数字，如果蝇的iRNA基因簇中的miR26转录出3 个miRNA ,如此分别记为 miR6-1 ,miR6-2 ,miR6-3.miRNA来源于

7、细胞核内的pri-miRNA, primiRNA经核糖核酸酶Drosha剪切产生具有茎环结构的pre-miRNA,进入胞浆后其被核糖核酸 酶Dicer剪切为含1826个核苷酸的成熟双链miRNA2, 3。在解螺旋酶的作用下，成熟miRNA解离，其中一条 链装配入RNA诱导的 沉默复合物RNA-inducedsilencing plex, RISC),通过与靶mRNA 3'UTR端完全或不完全互补结合，完全降解靶mRNA或抑制靶mRNA的翻译4,5。互补程度越高降解的可能性越大。靶 mRNAh更多的结合位点可以增加 miRNA与靶mRNA吉合的几率和作用。通过与靶基 因不完全互补结合，每

8、个miRNA具有调节多个mRNAS的潜能。因此,miRNA虽然仅占真核细胞基因组的1%2%,但却调节编码蛋白 基因的30%6。越来越多研究显示miRNA调控细胞增殖、分化、凋亡、代谢、应激等根本生命活动。因此研究miRNA对于探讨生命现象的本质。阐述生物发育、揭示细胞行为、解释疾病发生以与药物作用机制和开发新药都具有重大的理论与临床意义的。2. miRNA寸心血管疾病的影响；2.1 . miRNAf心脏发育研究发现miRNA-和miRNA-133勺表达平衡是调控心脏正常发育的重要因素。任何miRNA-1和miRNA-133勺常，都将导致心脏发育不全或过度的严重后果。2.2 . miRNAf心脏

9、重构：心脏前后负荷增加、心肌梗死等各种急慢性缺血性心肌病，都将引起心肌肥厚、心肌纤维化、基因表达改变。研究证明参与了心脏重塑的病理过程。小鼠的心肌肥厚模型中，miRNA-21 214上调最明显，下调最明显的是 miRNA-133a 133b.人类心力衰竭终末期与小鼠肥厚心肌内 miRNA-24 -214、-195、-125b、-199a表达上调。用特异的反义核苷酸拮抗 miRNA-21的表达，发现 能明显抑制心肌细胞肥大。2.3 . miRNAf心肌纤维化：研究明确miRNA-29增加细胞外基质蛋白合成、促进心肌纤维化。而 miRNA-133 -30通过沉默结缔组织生长因子CTGF基因的表达减

10、少纤维蛋白的合成、抑制心肌纤维化。尼古丁通过下调miRNA-133 -590的表达反而引起 心房电重构，导致心房颤动。而 下调miRNA-133 -500的表达有助于防止心肌纤维化的发生。2.4 . miRN与心肌损伤、心肌凋亡：活性氧ROS导致的心肌细胞损害在心血管系统疾病中起了很大作用，此时miRNA-21在心肌细胞中表达上调，用于治疗心肌梗死、心肌缺血再灌注损伤等缺血性心脏病前景可观。2.5 . miRN与心律失常：细胞膜离子通道的异常是心律失常的重要结构根底，miRNA!过调控离子通道蛋白的表达而参与心律失常的发生。上调miRNA-1 -133表达治疗窦性心动过速，抑制异位兴奋点，从而

11、防止钙离子拮抗剂、B受体阻断剂等的心脏负性收缩、传 导作用。在糖尿病性心脏病时，miRNA-133心肌表达上调，在转录后水平抑制 ERGS白的表达，从而导致QT间期延长。miRNA-133t望 成为治疗LQTS勺新靶点。与高血压:NO生物利用度降低所致的内皮功能障碍是原发性高血压的重要特征， miRNA-12参与其其代谢因而可能是原发 性高血压患者内皮功能障碍的祸根，调控miRNA-122勺表达有望治疗原发性高血压。另外RASS勺激活在高血压发生和维持中具有重要作 用，miRNA-155勺过表达抑制了 ATR的表达，因此调控miRNA-155勺表达，抑制RAS的激活，为治疗肾素依赖性高血压提供

12、了思路。展望：miRNAT多个靶基因，通过与靶miRNAS全或不完全配对，调控多种蛋白的表达，从而发挥巨大的生理作用，借助miRNAmimics antagomirs技术用于多种心血管疾病的治疗。 如miRN胎疗先天性心脏病、心律失常、miRNA-29台疗心肌肥大、心肌纤维化，miRNA-221 -222治疗AS血管形成后狭窄，miRNA-122台疗高血压、调节血脂平衡等。 miRN胎疗的临床前景十分可观。3.1. miRNA与胰岛素分泌：在高糖条件下，过表达 miRNA-37时以抑制胰岛素分泌，而抑制内源性的 miRNA-375功能如此可促进胰岛 素的分泌。胰岛素分泌减少的原因可能有：合成减

13、少；糖代谢受损导致ATF减少胰岛素的释放是一个需能过程;胞内Ca2+浓度改变胞内的Ca2+言号可以触发胰岛素囊泡的释放；胞内胰岛素囊泡减少；胞膜边周的act in微丝网络破坏微丝的解体或重排是囊泡锚 定于细胞膜的必须环节等。但 miRNA-375寸胰岛素分泌的影响与上述因素不相关。而 miRNA-37可能通过控制肌营养素myotrophin,Mtpn）的水平负性调节葡萄糖刺激的胰岛素分泌作用的。Mtpn是miRNA-375勺一个靶点。除了 miRNA-37较卜miRNA-124amiRNA-9miRNA-9也可调节胰岛素的分泌。在正常糖浓度时，胰岛B细胞中的miRNA-124过量会使胰岛素分泌

14、增加，而在高糖条件下，如此使胰岛素分泌减少。3.2. miRNA与IR :肌肉、脂肪和肝脏是胰岛素的靶组织，正常情况下，胰岛素可减少肝组织中的糖异生，促进骨骼肌的糖释放，抑制脂肪组织释放脂肪酸，而IR时胰岛素的这些作用受影响，致血液中脂肪酸和血糖升高，这又会使 IR加重，最终导致2-DM勺产生。在各种miRNA中，过 表达miRNA-29a/b/c可抑制胰岛素刺激下的葡萄糖摄取，导致2型糖尿病；分化中的脂肪细胞过表达 miRNA-143勺抑制，可有效抑制脂肪 细胞的分化；在果蝇中miRNA-14可以调节脂肪细胞的脂滴大小和甘油三脂水平， miRNA-27旳调节脂肪组织的胰岛素敏感性。3.3.

15、miRNA与糖尿病的并发症：在糖尿病兔的心脏中发现miRNA-133表达显著增加，其反式因子SRF勺表达量也明显增加。miRNA-192是个在肾脏中过表达的 miRNA糖尿病肾病的相关基因SPI-1是它的一个靶点。在STZ诱导的糖尿病小鼠和糖尿病db/db小鼠中，均发现TGFB-B或miRNA-192勺 上调，明确在DN勺发生开展中起到一定作用。前景：越来越多的研究明确 miRNA在 DM中的重要作用，提示我们 miRNA可以作为DM的一个靶点。通过miRNA的反义寡核苷酸和RNAi 技术，可以降低胞内miRNA水平；通过病毒载体将人工合成的 miRNA转入细胞内，可造成靶 miRNA勺过表达

16、。尽管这些研究尚在起步， 但前景非常广阔，需要艰辛而深入的研究。此外miRNA在神经系统、皮肤病与呼吸系统等疾病与新药开发都有较大的影响，要从事这方面的研究首先要建立其检测方法。参考文献1. 叶新春，徐格林，X新峰：miRNA在神经系统疾病的研究进展临床神经病学杂志 2010,23 3):2392. 潘长福，汪泱，邓志锋：微小RNA在神经发生中的调控作用国际脑血管病杂志 2010,18 6： 4563. 汪进业，蔡 荣，罗本燕：microRNA与神经系统重大疾病 生物化学与生物物理进展 2009,36 1： 254. 师玉亭，江 泓，唐北沙：微 RNA在多聚谷安酰中的作用研究进展中国医学遗传学

17、杂志 2010,27 4： 4065. 许文嵘，X卫新：microRNA与皮肤 临床皮肤科杂志 2010,39 7： 4726. 杨志波，唐雪勇：皮肤病相关MicroRNAs表达的研究进展中国皮肤性病学杂志 2010， 8： 7607. X薇综述沈南，唐元家审阅：MicroRNAs参与系统性红斑狼疮发病机制的研究进展现代免疫学2010,30 4： 3468. 郭忠良，梁永杰：MicroRNA在呼吸系统的研究进展国际呼吸杂志2010，305： 3179. 汪国营综述 陈规划审阅：MicroRNA对免疫细胞和免疫应答的调控作用器官移植2010,1 4： 25010. X慧娟综述 沈南审阅：MicroRNA在免疫系统中的研究进展现代免疫学2008,28 3： 25711. 邓君综述X苏萍审阅：MicroRNAs调控缺血再灌注损伤过程的研究进展国际泌尿洗脱杂志 2010,30 2： 22312. X玉姝，赵朴, X兴友：特异性 MicroRNA调节机理研究进展中国生物工程杂志2008,282