植物pri-miRNA转录及加工过程中的重要因子

MicroRNA(miRNA)是真核生物内源的一类长度为20~24 nt的非编码小RNA,它们通过切割靶标基因mRNA或阻止其翻译在转录后水平调控基因的表达。miRNA广泛参与植物的生长发育、代谢及各类胁迫反应过程,在植物基因表达调控网络中发挥重要作用。编码miRNA的MIR基因首先经过DNA依赖的RNA聚合酶Pol II复合体转录形成pri-miRNA,之后pri-miRNA再经过DCL1加工复合体的一系列加工形成成熟的miRNA。现介绍参与植物pri-miRNA转录和加工过程的重要蛋白及其作用方式,并阐述植物miRNA在转录及转录后水平复杂且精密的调控机制。     

成簇pri-miRNAs表达载体的构建及表达验证

目的:旨在建立一个多重表达任意miRNA的方案,实现多个pri-miRNA表达阅读框的串联,用于miRNA簇或者miRNA家族的功能研究。方法:通过改造CRISPR/Cas9系统共表达载体42230,插入EGFP编码序列以及单个pri-miRNA序列,实现单个pri-miRNA表达载体可视化的构建。在单个pri-miRNA表达载体的基础上,通过同源重组的方式,插入下一个pri-miRNA序列,实现多个pri-miRNA表达阅读框的串联表达。结果:以miR29家族的三个miRNA为例,验证了在pri-miRNA表达阅读框串联方面的可行性;在多重的pri-miRNA表达载体中,miRNA成熟体验证结果表明,pri-miR29a和pri-miR29b能够在哺乳动物细胞中被加工成熟,其成熟体明显地过表达。在转染的293A细胞中,miR29家族的靶基因PTEN的表达水平显著降低。结论:所构建的pri-miRNA多重表达方案,能够实现多个外源miRNA在同一细胞中的共表达,对于探索miRNA家族和miRNA簇的拮抗或协同调控功能起到重要的推进作用。     

法国发现miRNA前体新功能

<正>法国图卢兹第三大学研究发现,植物中miRNA的初级转录本primiRNA能够编码一类具有调节功能的多肽,促进miRNA积累,调节基因表达。这一研究发现了pri-miRNA的新功能,为基因调控研究开辟了新的领域。成果在《自然》杂志在线发表。MicroRNA(miRNA)是一类具有调节作用的小RNA分子,能够通过结合和切割mRNA,抑制蛋白质翻译过程,从而特异性抑制靶向基因表达。细胞在形成成熟miRNA之前,会先转录出     

微RNA抑制物:竞争性内源RNA和人工miRNA吸附物

microRNA(miRNA)是一类细胞内源性的小片段非编码RNA家族,通过与靶基因3′非翻译区(3′untranslated region,3′UTR)结合,对基因表达进行转录后水平的负性调控,参与多种生理和病理学过程。对细胞内成熟体miRNA的功能抑制机制之一是抑制物与miRNA互补结合,从而阻止其与靶基因的结合。这类抑制物主要包括细胞内天然存在的竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA),以及人工合成或载体表达的外源性miRNA吸附物。本文分别对这两种机制的作用方式进行综述,并对二者的相似点和不同点进行总结。     

通过构建竞争性内源RNA网络识别潜在的椎间盘疾病相关circRNA

环状RNA(circRNA)可以通过竞争性结合微小RNA(miRNA),从而降低miRNA对其他靶标RNAs的抑制作用,进而间接调控其表达水平。这种竞争性关系代表了一种全新的基因调控机制,在癌症生理和发展中起重要作用。我们运用生物信息学的方法,对基因表达谱、circRNA探针谱重注释处理,并且结合MiRanda算法预测的miRNA靶点信息构建了竞争性内源RNA(ceRNA)网络,发现了五个与疾病相关的重要模块。其中通过hsa-miR-17-3p介导的CD74与hsa_circ_0001320,通过hsa-let-7a-2-3p介导的PAPSS2与hsa_circ_0000077两组ceRNA关系在椎间盘变性中起到重要的分子调控作用,从而成为潜在的临床标志物。进一步地,通过对靶基因的功能注释预测了这两个circRNA的生物学功能,其中明显与椎间盘炎症反应和骨发育相关,为临床基因检测预测疾病和药物靶点治疗提供依据并且也为椎间盘疾病的科学研究提供思路。     

RNA结合蛋白HuR对肠道上皮稳态的转录后调控（英文）

哺乳动物的肠上皮组织具备快速和强大的自我更新能力,以适应与肠内容物中众多有害物质和微生物的直接接触。基因的转录后调控是肠上皮组织维持稳态的重要机制之一。RNA结合蛋白HuR在细胞中的主要功能是调节靶向基因转录本的稳定性和翻译,密切参与肠道黏膜病理生理调节。本综述将重点介绍HuR在维持肠上皮完整性方面的生物学作用,尤其是HuR在调节肠上皮细胞更新、肠道黏膜修复以及肠壁通透性方面的最新发现和研究进展;并深入分析HuR与其它RNA结合蛋白以及非编码RNA (包含微小RNA和长链非编码RNA)之间的相互作用在肠上皮稳态调节中的共同作用。随着RNA结合蛋白和非编码RNA研究领域的不断深入,肠上皮组织稳态的转录后调控将为如何在特定病理条件下保护肠上皮的治疗提供新的线索。     

红花microRNAs靶基因的生物信息学预测

miRNA是一类动、植物细胞中负责转录后调控的非编码RNA,植物的miRNA通常来源于具有茎环结构的单链RNA前体上,加工成熟后同ARGONAUTE转变成蛋白复合体结构,通过结合并沉默蛋白合成模板的方式关闭完整的基因表达网络。由于miRNA存在组织表达的特异性,且miRNA在植物中的表达高度保守。通过高通量测序获得的红花(Carthamus tinctorious L.)miRNA序列信息与红花转录EST数据库比对,通过靶基因预测筛选,对属于104个家族的173个红花miRNA进行预测,其中得到109个miRNAs对应调控的385个红花靶基因。并且通过Nr基因注释表明多数红花miRNA的靶基因编码包括调控细胞生长发育、信号转导及新陈代谢等相关的功能蛋白。     

RRM RNA结合蛋白的结构与功能

RRM RNA结合蛋白是一类含一个或数个RRM结构域及附属结构域的RNA结合蛋白,参与RNA前体的剪接、RNA的细胞定位、RNA的稳定性等多种转录后调控过程.在RRM基序中含有许多保守的氨基酸以保证对RNA的结合活性,但是这一家族的不同蛋白质却能特异地结合各种不同的RNA分子.RRM RNA结合蛋白与某些人类遗传性疾病及肿瘤相关.     

日本七鳃鳗物种特异性microRNAs及其前体的识别与验证

MicroRNAs(miRNAs)对参与多种生物代谢过程的基因在转录及转录后水平进行负调控。近年来,随着深度测序及芯片技术的应用,有关miRNA的发现和功能分析在植物和动物中得到广泛研究。文章利用第二代测序技术对日本七鳃鳗(Lampetra japonica)白细胞的小RNA进行了高通量测序,共得到5 207 787条小RNA序列,其中4 739 346条序列可以拼接为10 989种mi RNA变体。基于序列相似性分析,发现这10 989个变体序列与306个已知的保守mi RNA家族成员序列相匹配;其中,6个保守miRNA家族成员呈极高丰度表达,表明mi RNA在物种间具有保守性。70个未注释序列被预测为新的miRNA。通过miRNA微阵列技术鉴定与验证了34个新预测的mi RNA在免疫处理的日本七鳃鳗白细胞中表达,其中16个mi RNA前体的最低折叠自由能系数大于0.85,说明日本七鳃鳗存在特异性miRNA。这些物种特异性miRNAs的存在可能在日本七鳃鳗的白细胞生长、发育和对疾病的反应中发挥重要的调控作用。     

果蝇微小RNA及其在衰老过程中的作用

微小RNA（microRNA, miRNA）是一类长度在22 nt左右的内源非编码小RNA,广泛存在于动物、植物、病毒等多种有机体中,是机体正常衰老与疾病的重要调控因子。本文对果蝇不同生长时期miRNA的表达模式、主要衰老相关信号通路以及与衰老相关的miRNA进行了综述。在果蝇的不同发育时期均有特定的miRNA发挥重要作用,其表达模式与功能相关;miRNA参与了主要衰老分子信号通路的调控,如胰岛素/胰岛素样生长因子（IIS）通路和雷帕霉素靶蛋白（TOR）通路。研究表明,miRNA通过调控衰老相关信号通路中的靶基因,进而促进或延缓果蝇衰老,如miR-34, miR-8, miR-14, miR let7和miR-277等。因此,研究参与衰老调控的miRNA,为阐明衰老机制及抗衰老药物的设计奠定了基础。     

MiRNA调控非小细胞肺癌转移的研究进展

微小RNA是内源性的非编码小RNA分子,通过与靶mRNA的结合在转录后水平调控基因的表达,从而参与众多生命活动的调控。NSCLC是严重威胁人类健康的恶性肿瘤,侵袭转移是其主要特征,也是其治疗失败和死亡的主要原因。miRNA可以通过促进上皮-间质转化、金属基质蛋白酶表达,以及血管生成来促进NSCLC转移,而且miRNA在调节肺癌干细胞特性中也发挥着重要作用。转移相关的miRNA已成为肺癌靶向治疗的新靶点。     

非编码RNA与基因表达调控

近年来,随着对基因组的深入研究,发现真核生物中存在许多形态和功能各异的非编码RNA分子,这类RNA分子并不表达蛋白质,但它们在基因转录水平、转录后水平及翻译水平起了重要的调控作用。具有调控作用的RNA分子种类非常丰富,如长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、miRNA、PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)、内源性小干扰RNA(endogenous small interfering RNA,endo-siRNA)、竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)等,它们使基因表达过程更为丰富、严谨和有序。本文综述几类典型的非编码RNA对基因表达的调节作用,以助于理解细胞中RNA分子调节网络的功能和机制。     

Ku70基因稳定敲除HeLa细胞株的建立及其生物学功能研究

目的:利用CRISPR/Cas9技术构建人Ku70基因稳定敲除的HeLa细胞株,并检测其生物学功能。方法:设计并构建向导RNA载体p Cas-g RNA和同源重组供体DNA载体p Back Zero-T-Ku70,2种重组质粒共转染HeLa细胞,加入潮霉素B进行抗性筛选,通过基因组PCR和Western印迹检验Ku70基因是否被敲除;进而,选择Ku70稳定敲除的细胞株,分别采用CCK-8和Transwell实验检测细胞增殖和迁移能力;此外,提取细胞总RNA,反转录成c DNA后用荧光定量PCR仪检测5种miRNA(hsa-miR-649、hsa-miR-544a、hsa-miR-562、hsa-miR-548a、hsa-miR-492)的表达水平。结果:g RNA表达质粒p Cas-g RNA和DNA供体质粒p Back Zero-T-Ku70构建成功;2种重组质粒共转染HeLa细胞,基因组PCR扩增出特异的基因重组DNA片段,Western印迹结果显示Ku70蛋白已基本无表达。细胞增殖和迁移实验显示敲除Ku70基因的HeLa细胞增殖和迁移能力均有所减弱。q RT-PCR结果显示,敲除Ku70基因致hsa-miR-649、hsa-miR-544a和hsa-miR-562水平有所升高,而hsa-miR-548a和hsa-miR-492水平未有明显变化。结论:获得Ku70基因稳定敲除的细胞株;Ku70蛋白可能参与了HeLa细胞增殖和迁移过程;其还可能调节部分miRNA的表达。     

人类基因组miRNA转录调控区保守性DNA序列生物信息学分析

MicroRNA(miPNA)的表达调控方式一直是一个有争议的问题,为了研究miRNA潜在的转录调控特点,本文通过Sanger网站miRNA数据库获得人类miRNA的信息,并建立miRNA相关信息数据库,用MEME和Wordspy两个软件对其上游2 000 bp序列进行保守性分析,得到保守性的DNA序YU(motif),用TESS软件分析保守性DNA序列,预测其转录因子结合情况.通过比较位于基因间、反义链和内含子中的三类不同miRNA转录调控区的保守性和自主转录能力的差异,结果发现位于基因间、反义链上的miRNA上游调控区的保守性比位于内含子的miRNA高,在miRNA的转录调控区存在RNA聚合酶Ⅱ类型的转录因子结合位点,miRNA还表现出自身独特的转录调控方式.通过分析,我们还得到了miRNA表达调控中一些重要的转录因子以及独特的调控序列.本研究结果为miRNA转录调控机制的进一步研究提供了理论依据.     

利用RIP-Seq技术鉴定HepG2细胞中与HuR蛋白结合的lncRNAs

长链非编码RNAs（long noncoding RNAs, lncRNAs）可在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调节基因的表达,对细胞功能起着重要的调节作用。RNA结合蛋白可与很多的RNA结合,并在转录后水平发挥重要的调节作用。然而,RNA结合蛋白是否可以在细胞内广泛结合lncRNAs对其发挥调节作用,仍需进一步证实。本研究通过RNA结合蛋白免疫沉淀技术联合高通量测序（RNA binding protein immunoprecipitation-high throughput sequencing, RIP-Seq）的方法在人肝癌细胞株HepG2中,鉴定与人抗原R（human antigen R, HuR）蛋白相结合的lncRNA分子,并进行了初步的验证。首先,通过HuR-RIP实验分离与HuR蛋白结合的RNA分子,然后高通量测序及生物信息学分析。根据分析结果,鉴定出HepG2细胞中361条与HuR蛋白结合的lncRNAs分子,包括基因间lncRNA（large intergenic noncoding RNA, LincRNA）、内含子lncRNA、与编码基因正义链有重叠的lncRNA和与编码基因反义链有重叠lncRNA（antisense lncRNA）等。并进一步通过RIP-qPCR技术,对其中20条LincRNA分子进行了定量检测,验证测序结果。在HepG2细胞中敲低HuR基因表达,发现这些LincRNA分子中,11条LincRNA分子表达水平显著降低（P＜0.05）,2条LincRNA显著升高（P＜0.05）,剩余7条LincRNA表达量未发生变化（P＞0.05）。本研究结果说明,HuR在细胞内可以广泛结合lncRNA分子,并且可能对结合的lncRNA分子的表达量产生影响,这也为进一步研究这些lncRNA的功能和HuR调控网络的研究提供了基础。     

环形RNA研究进展

环形RNA(circular RNA,circ RNA)广泛存在于各种生物细胞中,并且具有结构稳定、表达量丰富以及在不同组织及其不同发育阶段具有表达特异性等特征。目前认为,circ RNA可以在转录后水平调控基因表达,但是circ RNA的产生机制及其代谢途径仍然不是很清楚。迄今研究认为,circ RNA的主要生物学作用是作为微小RNA(micro RNA,miRNA)海绵体调控miRNA的表达。此外,circ RNA在肿瘤、动脉粥样硬化、糖尿病、帕金森病等多种疾病的发生发展中发挥了一定的作用。深入了解circ RNA的作用机制及其功能,有助于深入了解疾病的发生、发展机理,设计更好的预防、诊断和治疗疾病新策略。     

玉米microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs (miRNAs) 是一类非编码的小分子RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达。鉴定和发现新的miRNAs及其靶基因, 对揭示miRNAs在基因表达调控中的作用至关重要。玉米全基因组测序工作开展较晚, 已经鉴定登记的miRNAs很少, 对靶基因的调控作用尚待解明。文章根据miRNA进化上的保守性, 以已知的植物miRNAs为探针, 与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对, 共发现11个新的miRNA前体。虽然在序列长度和二级结构方面各有变化, 但这11个前体均可折叠形成miRNA家族的标准二级结构。通过靶基因预测, 找到其中7条miRNAs的26个靶基因, 分别编码与新陈代谢、信号转导、转录调节、跨膜运输、生物和非生物胁迫及叶绿体组装等相关的蛋白。这些miRNAs及其靶基因的鉴定, 补充了miRNA数据库的不足。     

RNA干扰技术及应用的研究进展

RNA干扰(RNAi)是由双链RNA(dsRNA)介导的序列特异的基因沉默现象,RNAi效应具有高特异性和高效性的显著特征,能够在细胞和子代间传递.除诱导同源序列mRNA降解或阻止其翻译而使目的基因表达受阻的转录后基因沉默外,RNA干扰可通过组蛋白甲基化影响染色质结构、通过DNA甲基化在转录水平调节基因表达,在翻译水平调节机体发育,并作为基因组的免疫系统,使转座因子或重复序列区域异染色质化,有效抑制了转座子和重复序列之间的同源重组对基因组可能造成的破坏,使生物基因组在长期进化过程中能保持结构的完整性和遗传的连续性. RNA干扰以阻抑基因的表达来模拟基因敲除技术,为反向遗传学研究基因功能提供了一种快速和简便的方法.RNA干扰技术日趋成熟和完善,为人们迅速准确地分析基因功能提供了极为有用的工具,同时在临床应用和治疗肿瘤和癌症等方面也有着巨大的应用前景.     

植物体内调控miRNA合成与功能的机制研究进展

microRNA(miRNA)能够在转录后水平通过剪切或抑制翻译对靶mRNA进行调节,并且广泛参与植物的生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等过程,因此引起了众多研究者的关注。随着对miRNA研究的深入,人们发现miRNA从转录到转录后成熟再到行使功能的过程中,会受到很多因子的调控。这些因子可以是蛋白质、核酸序列、基因、甚至miRNA本身,由于这些因子的参与,使得miRNA调节的生物学过程更具复杂性和灵活性。本文从转录、加工、活性调节和反馈调控等层次综述了近年来调控植物miRNA合成与功能方面取得的进展,以期为miRNA调控机制的研究提供理论基础和新思路。