竞争性内源RNA的研究进展及研究策略

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)通过结合同一种mi RNA参与其靶基因的表达调控。研究发现,假基因转录物、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、编码蛋白质的m RNA、环形RNA(circular RNA,circ RNA)等都可以作为ce RNA参与基因表达的调控,并与肿瘤的发生发展有着重要的联系。本文在近年来ce RNA研究进展的基础上,从ce RNA研究的常用技术、研究策略、生物信息学分析、ce RNA表达一致性等方面进行综述,开展ce RNA研究需要采取的研究策略。     

竞争性内源RNA在转录后水平调控基因表达

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)假说提出了一种RNA在转录后水平调控基因表达的机制,即信使RNA(message RNA,m RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、假基因(pseudogene)转录物及环状RNA(circular RNA,circ RNA)通过竞争结合相同的微小RNA(micro RNA,mi RNA)来影响靶基因RNA的稳定性或翻译活性,实现转录后水平的基因表达调节。这一全新的基因表达调控机制目前已在肌肉的分化、胚胎干细胞的分化、中脑的发育及癌症的转移等多个研究领域被发现,并且被证实参与多个生物学过程的调控。ce RNA这种以mi RNA为媒介实现RNA与RNA相互调控的机制,使得编码基因和非编码基因在全转录组范围内形成了一个庞大而精细的调控网络,增加了基因调控网络的复杂性。文章就ce RNA的分子类型、ce RNA机制所涉及的生物学功能、影响ce RNA机制的重要因素及ce RNA调控网络预测这几个方面进行综述。     

microRNA-378 与肿瘤血管生成的研究进展

微小RNA(MicroRNAs,mi RNAs)是真核生物中一类长度约为21到23个核苷酸的非编码小分子单链RNA。mi RNA通过与靶m RNA 3′UTR(3′-untranslated region,3′非编码区)完全或不完全结合,抑制翻译或直接诱导其降解,发挥转录后负调控作用。mi RNA参与机体多种生理和病理过程,且可通过调控其靶标基因参与各种信号通路,影响血管生成。mi R-378属于诸多mi RNAs中的一种。目前已知mi R-378的研究主要集中在肿瘤发生及血管生成、心血管疾病和脑缺血等病理过程,其中与肿瘤发生及血管生成相关研究居多。mi R-378在不同肿瘤中的发挥的作用也不一样,在脑胶质瘤,肺癌,横纹肌肉瘤等肿瘤中发挥促癌基因的作用,在卵巢癌,胃癌,大肠癌等肿瘤中发挥抑癌基因的作用。但是,mi R-378调节肿瘤血管生成的作用机制还有待于深入研究。本文主要对mi R-378在四种肿瘤(脑胶质瘤、肺腺癌、卵巢癌和横纹肌肉瘤)中调控血管生成的相关性研究进展进行综述,以期为这些疾病的治疗和预防提供一种新的思路。     

GP73及其相关miRNA在肝癌中的研究进展

高尔基体蛋白73 (Golgi protein 73, GP73)是位于顺式高尔基体膜上的糖基化跨膜蛋白,其在肿瘤的发展进程中具有重要作用,是肿瘤治疗的潜在靶标。目前研究表明, GP73可作为辅助诊断肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的血清学标志物。随着GP73的深入研究,与GP73有关的微RNA (microRNA, mi RNA)也逐渐被挖掘出来。GP73相关mi RNA与多种肿瘤的发生、发展密切相关,其中mi R-212、mi R-27a等mi RNA能抑制HCC的侵袭及转移, GP73与mi R-27b、mi R-493-5p等能作为HCC患者预后的生物标志物。因此, GP73相关mi RNA用于肝癌的诊治是有前景的。本文总结了GP73及其相关mi RNA在肝癌发展中的作用以及机制,希望为肝癌的机制研究和诊疗提供思路。     

微小RNA靶基因预测及功能分析方法综述

miRNA主要的功能是与靶标miRNA的3′或5′非翻译区甚至CDS区进行不完全不精确的碱基配对,从而抑制信使RNA(miRNA)的翻译或降解miRNA。然而,目前对大多数mi RNA的调节机制及其结合的靶基因知之甚少。基于计算生物学的mi RNA靶基因预测提供了一种有效且经济的分析方法,对目前几个典型的mi RNA靶基因的生物信息学分析方法进行了系统阐述,详细论述了mi RNA靶基因的预测方法和靶基因下游的生物信息学分析,包括mi RNA差异筛选、靶基因预测、靶基因富集分析、mi RNA和靶基因相互作用网络的构建、mi RNA与通路的网络构建等,系统论述了mi RNA差异表达的分析方法和步骤,为实验验证结果提供了可靠的参考方法,为开展mi RNA的功能分析和实验研究提供借鉴。     

lncRNA作为竞争性内源RNA在非小细胞肺癌中的作用

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)参与肿瘤的多种生理、病理进程.研究表明,lncRNA可通过与微小RNA (microRNA, mi RNA)反应元件相互作用,并与其他RNA分子形成竞争性内源RNA (competing endogenous RNA,ceRNA)的调控网络,参与基因的表达调控.lncRNA以ceRNA方式参与非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)的发生发展过程,为揭示NSCLC的分子机理开拓了新的思路,也为NSCLC的治疗提供新的靶点.本文在课题组前期发现NSCLC相关ceRNA基础上,主要讨论lncRNA作为ceRNA在NSCLC中高表达、低表达及治疗相关方面的作用.     

利用水稻原生质体快速分析miRNA靶标RNA

与转基因方法相比,基因瞬时表达系统在基因表达研究上具有快速便捷的特点。为检验水稻mi RNA与靶标基因之间的调控关系,将MIRNA基因与GFP/靶标序列融合基因(或GFP/靶标突变序列融合基因)构建在同一瞬时表达载体上,并转化水稻原生质体,通过观察含有GFP/靶标序列融合基因和GFP/靶标突变序列融合基因的载体之间的荧光强度差异,以及通过q RT-PCR方法检测靶标和非靶标m RNA水平差异来验证mi RNA对靶标基因的调控。用osa MIR156和osa MIR397及其靶标序列对实验设计方法进行验证,荧光显微观察和q RT-PCR检测证明,osami R156和osami R397能降低相应靶标序列GFP融合基因的转录物水平和GFP荧光水平。此种水稻原生质体瞬时表达方法用于在体内进行大规模mi RNA靶标基因检测。由于其他近缘单子叶植物很可能与水稻有近似的小RNA加工系统,因此对于其他单子叶植物mi RNA功能研究也将有很好的应用前景。     

环状RNA: 新型生物标记物与治疗靶点

环状RNA(circular RNAs,circ RNAs)是一类在真核细胞中广泛存在的非编码RNA,具有结构稳定、丰度高及细胞或组织特异性表达等特征,可能通过多种作用方式参与基因表达调控.例如,有些circ RNA富含微小RNA(mi RNAs)结合位点,可充当竞争性内源RNA(ce RNA)结合mi RNA并阻断其对靶基因表达的抑制作用.自2013年以来,circ RNA逐渐成为RNA领域的研究热点并得到广泛关注.最新研究表明,circ RNA的表达及作用与多种疾病的发生发展、生物组织发育及细胞衰老等相关.circ RNA在不同生物样本中的表达差异使其可能成为用于疾病诊断、组织发育鉴定等方面理想的生物标记物,其在疾病中作用方式的逐步阐明,使之具有成为有效治疗靶点的潜力.circ RNA数据库的构建、预测工具的开发及对其作用方式的更深入研究,必将使之具有更广阔的应用前景.     

microRNA作为传染性疾病标志物的研究进展

传染性疾病往往具有较大的传染性,易于大面积流行,且难以控制,严重危害人们生命健康,快速准确的筛查成为预防及控制其传播的重要手段之一。Micro RNA(mi RNA)是一类长度仅有约22nt的非编码单链微小RNA,广泛存在于动植物真核细胞中,主要通过与靶m RNA分子的3'端非编码区域(3'-untranslated region,3'UTR)完全或不完全互补配对,调控该m RNA分子的表达或转录后翻译;在细胞生长、发育、凋亡,肿瘤形成,病毒感染等多种生理病理过程中起重要作用。在病毒感染时,mi RNA调控病毒与宿主之间的相互作用,影响病毒感染的进程与结局;感兴趣的是,mi RNA其自身的表达对病毒感染具有一定的特异性。因此,mi RNA有望成为筛查病毒传染性疾病的临床标志物,目前已成为一热点研究领域。本文主要从循环体液中mi RNA的稳定性,mi RNA在病毒感染中的特异性表达,以及mi RNA检测技术方面做简要综述,并对mi RNA作为传染病一种新型检测标志物的可行性进行了初步的分析。     

miR-17-92、自噬在肿瘤中的研究进展

micro RNA(mi RNA)是一类在转录后水平调控目的基因表达的功能性小RNA分子。mi R-17-92基因簇是一个高度保守的基因簇,编码6个mi RNAs,分别为:mi R-17、mi R-18a、mi R-19a、mi R-19b-1、mi R-20a和mi R-92a。细胞自噬(autophagy)是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解的过程。mi RNA的异常表达可影响自噬水平,从而影响肿瘤的发生发展。研究证明mi R-17-92基因簇与细胞自噬及肿瘤的发生密切相关,有望成为具有潜在价值的肿瘤标志物或肿瘤治疗的新靶点。现对mi R-17-92基因簇与细胞自噬和肿瘤的关系进行综述。     

miR-124 在消化系统肿瘤研究中的进展

消化系统肿瘤严重危害人类健康,是导致死亡的主要原因,其一直是科学研究的一个重点,也是难点。Micro RNA(mi RNA)是一类广泛存在于生物体内的内源性、非编码、单链小分子RNA,参与调控生物体的几乎所有生命活动,包括多种生理和病理活动。目前研究认为,mi RNAs参与肿瘤的发生和进展。mi R-124是mi RNAs家族的一员,是一个相当保守的mi RNA,在多种肿瘤包括消化系统肿瘤的细胞或组织中均表达下调,扮演着类似抑癌基因的角色,在该类肿瘤的发生、发展以及预后中发挥重要作用。本文就mi R-124在消化系统肿瘤研究中的进展作一综述。     

miR-146a的功能及其靶基因的研究进展

微小RNA (micro RNA, mi RNA)是小分子非编码RNA中的一类,可与靶m RNA结合,降解或抑制该m RNA进行翻译,进而对细胞的生长、增殖、衰老等过程进行调控。mi RNA-146a(mi R-146a)与炎性因子所致的自身免疫性疾病以及肿瘤的侵袭和转移相关,其失调往往导致病情的加重。然而,目前相关疾病常用的临床诊断指标和治疗药物缺乏特异性。现以mi R-146a为切入点,为寻找相关的自身免疫性疾病以及肿瘤更加精准的早期诊断指标和治疗靶点提供线索。     

ceRNA竞争性网络在三阴性乳腺癌中的研究进展

三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer, TNBC)的特征是缺乏雌激素受体(estrogen receptor, ER)、孕激素受体(progesterone receptor, PR)和人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)的扩增。与其他亚型相比,TNBC的治疗方式相对局限,缺失了内分泌治疗的机会。面对高复发率及死亡率,急切需要更为有效的靶向治疗手段。基因表达中任何一环异常都有致癌的可能,竞争性内源性RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)网络观点的提出,揭露了非编码RNA在TNBC中的关键作用。不同非编码RNA之间通过作用于相同的miRNA反应元件(mi RNA response elements, MRE)来调节基因的表达。此外,非编码RNA或将成为疾病诊断的新手段、评估预后的新生物标记和精确的治疗靶标。     

循环miR-155作为肿瘤生物标志物的研究进展

microRNAs(mi RNAs)是一类在转录后水平影响生物体基因表达的小分子非编码RNA,参与调控机体正常发育和疾病发生发展等过程。新近研究发现,循环mi RNA由于具有取样方便和高度稳定性等优点,迅速成为目前的研究热点。micro RNA-155(mi R-155)在多种肿瘤中高表达。循环mi R-155已被证实与多种肿瘤的发生、发展相关,可作为一种分子标志物用于肿瘤的早期诊断和实时监测。该文围绕循环mi R-155作为肿瘤标志物的研究进展予以综述。     

DLX6-AS1通过竞争性结合miR-15上调Caspase-1诱导巨噬细胞焦亡

为探讨长链非编码RNA (long noncoding RNA, lncRNA) DLX6-AS1在巨噬细胞焦亡中的作用及相关机制,采用生物信息学分析、实时荧光定量PCR和双荧光素酶报告基因实验等,在THP-1巨噬细胞中分析并验证lncRNA DLX6-AS1下游微RNA (microRNA, mi RNA)及mi RNA的下游靶基因;通过免疫荧光染色等实验检测DLX6-AS1/miR-15/caspase-1轴对巨噬细胞焦亡的影响。结果显示, DLX6-AS1在焦亡巨噬细胞中表达上调,敲降DLX6-AS1可抑制巨噬细胞焦亡,但这种抑制作用被mi R-15抑制剂逆转; mi R-15通过调控其靶基因caspase-1表达,抑制巨噬细胞焦亡。本研究表明, DLX6-AS1通过竞争性结合mi R-15,解除mi R-15对其靶基因caspase-1的抑制作用,从而诱导巨噬细胞焦亡,这将丰富lncRNA调控巨噬细胞焦亡的理论基础。     

应用于miRNA靶标检测的双荧光素酶报告载体的构建及鉴定北大核心CSCD

以牙鲆空通气孔同源框2基因(empty spiracles homeobox 2,emx2)为例,构建包含emx2 3'UTR区的野生型和突变型双荧光素酶重组报告表达载体,以期应用于mi RNA靶标的检测。利用Trizol法提取牙鲆成鱼精卵巢混合组织总RNA,参照已克隆出来的emx2基因c DNA序列,设计并合成emx2 3'UTR片段的引物并进行PCR扩增,将得到的基因片段和psi CHECK-2载体双酶切后,用T4 DNA Ligase酶进行连接反应,并转化入DH5α感受态细胞,筛选后得到野生型重组质粒;同时采用定点诱变法对emx2基因进行体外定点诱变并采用同样的方法形成突变型重组质粒。对野生型和突变型重组质粒进行双酶切、琼脂糖凝胶电泳鉴定及测序分析。成功克隆了emx2 3'UTR区,并将emx2 3'UTR区的mi RNA靶点序列GACTTGA突变为AGTCCAG,成功构建了野生型和突变型包含emx2 3'UTR区的mi RNA靶标检测载体。通过RT-PCR、基因重组及定点诱变技术成功构建了应用于mi RNA靶标验证的野生型和突变型双荧光素酶报告载体psi CHECK-emx2-3'UTR和psi CHECK-mutated-emx2-3'UTR。     

应用于miRNA靶标检测的双荧光素酶报告载体的构建及鉴定

以牙鲆空通气孔同源框2基因(empty spiracles homeobox 2,emx2)为例,构建包含emx2 3'UTR区的野生型和突变型双荧光素酶重组报告表达载体,以期应用于mi RNA靶标的检测。利用Trizol法提取牙鲆成鱼精卵巢混合组织总RNA,参照已克隆出来的emx2基因c DNA序列,设计并合成emx2 3'UTR片段的引物并进行PCR扩增,将得到的基因片段和psi CHECK-2载体双酶切后,用T4 DNA Ligase酶进行连接反应,并转化入DH5α感受态细胞,筛选后得到野生型重组质粒;同时采用定点诱变法对emx2基因进行体外定点诱变并采用同样的方法形成突变型重组质粒。对野生型和突变型重组质粒进行双酶切、琼脂糖凝胶电泳鉴定及测序分析。成功克隆了emx2 3'UTR区,并将emx2 3'UTR区的mi RNA靶点序列GACTTGA突变为AGTCCAG,成功构建了野生型和突变型包含emx2 3'UTR区的mi RNA靶标检测载体。通过RT-PCR、基因重组及定点诱变技术成功构建了应用于mi RNA靶标验证的野生型和突变型双荧光素酶报告载体psi CHECK-emx2-3'UTR和psi CHECK-mutated-emx2-3'UTR。     

miRNAs在肝细胞肝癌基因治疗中的研究进展

肝癌是严重威胁人类健康的主要恶性肿瘤之一,其中70%~85%是肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)。目前,HCC的各种治疗方法的效果均具局限性。HCC发生发展中的各种生物大分子的变化及其机制是探索新的有效治疗方法的基础。近二十年来发现的微小RNA(micro RNA或mi RNA)在基因表达、蛋白质翻译过程中发挥着重要的调控作用,其异常表达与肿瘤的发生发展密切相关。与此同时,基因治疗作为一种新兴的生物治疗手段,也是目前的研究热点之一。因此,mi RNA正被应用于肿瘤的基因治疗研究之中。该文就mi RNA的作用机制、mi RNA与HCC的关系和mi RNA在HCC基因治疗中的应用研究作一综述。     

微小RNA在恶性肿瘤靶向治疗中的研究进展

恶性肿瘤一直是当今世界最难攻克的顽疾之一,肿瘤靶向治疗以其高效低毒等特点为病人带来了新的希望,目前的靶向药物主要是单克隆抗体和小分子酪氨酸激酶抑制剂。微小RNA(micro RNA,mi RNA)是一类小的、进化保守的非编码RNA,负性调节编码基因以及非编码转录因子的表达,是各种细胞主要调控者,在肿瘤的发生、进展以及转移中发挥了重要的作用。研究显示,多种肿瘤均存在大量发挥癌基因或抑癌基因作用的mi RNA的表达失调,而这些表达异常的mi RNA已成为人们研制肿瘤靶向治疗的又一新工具。因此本研究就近年来mi RNA在肿瘤靶向治疗中的相关研究做一简要综述,以期为肿瘤的靶向治疗提供新的视角。     

miR-181a调控骨髓间充质干细胞中OPG水平及对破骨细胞活性的影响

该研究预测并验证骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)中mi R-181a对靶分子骨保护素(osteoprotegerin,OPG)m RNA水平的调控作用,探讨其在骨质疏松发病过程中对破骨细胞活性的影响。通过生物信息学预测mi R-181a可能调控的靶基因OPG,构建含mi R-181a结合位点的OPG m RNA 3′UTR(3′untranslated regions)荧光素酶报告载体。通过双荧光素酶载体系统检测mi R-181a与OPG m RNA 3′UTR相互作用对荧光素酶活性的影响;转染mi R-181a进入BMMSCs并与破骨细胞共培养,TRAP(tartrate resistant acid phosphatase)染色检测共培养体系中破骨细胞数目的改变。结果表明,双荧光素酶报告提示,mi R-181a的靶分子为OPG m RNA,上调mi R-181a(mimics组)水平后,破骨细胞数目较对照组显著增多(P0.05);下调mi R-181a(inhibitor组)水平后,破骨细胞数目较对照组显著降低(P0.05)。研究结果显示,mi R-181a可以负调控OPG的蛋白水平,进而影响破骨细胞活性。