RNA激活效应研究

RNAa(RNA activation)即RNA激活效应,是指某些小分子非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在转录水平上激活基因表达的现象,这种发挥激活作用的小RNA分子又叫激活小RNA(small activating RNA,saRNA)。saRNA与干扰小RNA(small interfer-ing RNA,siRNA)同属小分子双链非编码RNA家族,既有相似的分子特征,在靶序列、作用动力学和调控方式等方面又有显著差别。虽然RNAa的作用机制尚未完全明了,但其在肿瘤治疗中的应用前景吸引了人们的关注。本文就RNAa近年的研究进展进行了简要综述。     

siRNA与miRNA在生物基因调控中的沉默机制比较

siRNA和miRNA的沉默机制是生物基因调控的重要手段之一. 小干扰RNA（small interfering RNA,siRNA）是RNA干扰的引发物,激发与之互补的目标mRNA沉默. 非编码RNA中的微小RNA（microRNA,miRNA）,能够识别特定的目标mRNA,通过与mRNAs的3′ 非翻译区结合,影响该目标蛋白的翻译水平. siRNA和miRNA的基因调控机制对生物学研究及疾病的病因和治疗等有直接影响. 本文主要对siRNAs和miRNAs的生物起源及沉默机制进行比较性论述：提出Dicers酶蛋白、Ago蛋白以及20 nt~25 nt的双链RNAs的 3类大分子是RNA沉默的特征结构,并进行了说明性论述|总结性叙述了siRNA和miRNA的2类小分子经典沉默机制,并提出其异同点. 最后,本文根据近期研究进展,对siRNA和miRNA的生物起源及沉默机制提出了新的疑问.     

siRNA与miRNA在生物体基因调控中沉默机制的比较

siRNA和miRNA的沉默机制是生物基因调控的重要手段之一.小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)是RNA干扰的引发物,激发与之互补的目标mRNA沉默.非编码RNA中的微小RNA(microRNA,miRNA),能够识别特定的目标mRNA,通过与mRNAs的3'非翻译区结合,影响该目标蛋白的翻译水平.siRNA和miRNA的基因调控机制对生物学研究及疾病的病因和治疗等有直接影响.本文主要对siRNAs和miRNAs的生物起源及沉默机制进行比较性论述:提出Dicers酶蛋白、Ago蛋白以及20 nt～25 nt的双链RNAs的3类大分子是RNA沉默的特征结构,并进行了说明性论述;总结性叙述了siRNA和miRNA的2类小分子经典沉默机制,并提出其异同点.最后,本文根据近期研究进展,对siRNA和miRNA的生物起源及沉默机制提出了新的疑问.     

非编码RNA作为ceRNA在人癌症中的功能及机制

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA),即无编码蛋白质潜力的RNA,包括短非编码RNA,例如微RNA(microRNA, miRNA),长非编码RNA(long coding RNA, lncRNA)和环状RNA(circular RNA, circRNA)等,已被证明可以在RNA水平上调节细胞中多种生理及病理过程。miRNA是约18～22个核苷酸大小的内源性非编码RNA分子,可以通过MRE与靶基因的3′非翻译区(untranslated region,UTR)中的互补序列结合,抑制蛋白质编码基因的表达,并导致mRNA转录物的更新、转换或降解。2011年,Salmena等提出,非编码RNA与具有编码蛋白质能力的RNA(mRNA)之间存在一种被称为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)的相互作用机制假说,即含有miRNA反应元件(MRE)的ncRNA通过与miRNA结合,解除miRNA对靶基因的抑制作用。这一假说对基因表达调控的传统认知进行了补充,在RNA水平上将多种ncRNA的作用补充到经典的miRNA调控mRNA翻译的过程,将其延伸为ceRNA-miRNA-mRNA的网络调控模式。近年来研究发现,ceRNA机制广泛存在于胃癌、结肠癌和膀胱癌等各类癌症中,并且在肿瘤的基因调控及肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移、凋亡、细胞周期等生物过程中发挥作用。本文将介绍ceRNA及其网络的机制与分子基础,并且结合两类非编码RNA——lncRNA及circRNA作为ceRNA分别在人类不同癌症类型中的近期研究进展作一综述,讨论该机制在肿瘤中的角色及作用,以期拓宽对肿瘤发生发展机制的视野,为癌症治疗提供新思路。     

MicroRNA研究进展

近年来,在许多真核生物中发现了一类能时序调控发育的、长度约为22个核苷酸（nt）的非编码小分子RNA,称为microRNA(miRNA)。它由RNaseⅢ蛋白Drosha和Dicer共同酶解作用产生,由Exportin-5转运出核,通过与small interfering RNA(siRNA)相似的机制,导致mRNA降解,或者与mRNA的3’端非翻译区结合,阻遏转录后翻译。miRNA在发育和某些人类疾病发生中有着重要作用。     

小激活RNA上调抑癌基因p21表达及其应用前景

小激活RNA (small activating RNA, saRNA)是新近发现的能够靶向作用于基因启动子区域,并在转录水平诱导基因表达的小分子双链RNA。RNA激活通过重新开启内源性基因的表达、恢复蛋白质的天然功能来发挥治疗作用,在医学上具有巨大的应用前景。抑癌基因p21的主要作用是使细胞周期停滞于G1/S和G2/M期,从而抑制细胞增殖。该文就saRNA上调抑癌基因p21表达的生物学意义及saRNA药物应用的可行性作一综述。     

小分子RNA

小分子RNA(miRNA)是继siRNA之后发现的调节mRNA稳定和mRNA翻译并普遍存在于动植物体内的一类内源非编码RNA。这类非编码RNAs长约22 nt,在动植物的基因调控中起着重要的作用。它是近几年生命科学研究的热点之一。在2002年,miRNA被Science杂志评为十大科技突破之一。     

RNAa:一种新型的反标准ncRNA调控基因表达模式

RNA激活(RNA activation, RNAa)是目前最新发现的一种反标准非编码RNA(non-coding 牋RNA, ncRNA)调控模式, 它由双链RNA(double-stranded RNA, dsRNA)分子介导, 在转录水平激活目的基因表达.有别于传统的RNA调控方式, RNAa调控中既存在dsRNA与靶基因间的空间偶合作用, 又具有RNA干扰(RNA interference, RNAi)样的序列互补依赖性, 在保持较高特异性的前提下, 能够人为地选择多个靶位点实现目的基因激活.RNAa靶向于基因启动子的非CpG岛及 Alu区, 并受组蛋白H3的甲基化及乙酰化状态影响, 和RNAi的沉默效果相比, RNAa的激活作用更为持久, 为肿瘤、代谢及遗传性疾病的治疗提供了一个新的方法.现就RNAa的发现、作用机制以及应用前景进行了综述, 并比较了RNAa与传统ncRNA调控的联系与区别.     

哺乳动物中作用于非编码RNA的RNA编辑研究进展

RNA编辑是RNA转录过程中序列变化而引起的一种基因动态调控机制。腺苷脱氨酶（adenosine deaminases acting on RNA, ADAR）参与RNA编辑,将双链RNA中腺苷残基（A）转化为肌苷（I）,接着被转录和拼接成鸟苷（G）。由ADAR催化,作用于RNA的A-I型RNA编辑是人类最常见的转录后修饰。近年来,这种修饰不仅存在于编码RNA中,在非编码RNA（noncoding RNA, ncRNA）中也逐渐被发现,如microRNA（miRNA）、小分子干扰RNA（siRNA）、转运RNA（tRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）。这种修饰可能通过对microRNA和mRNA之间结合位点创造或破坏,进而影响ncRNA的生物起源、稳定性和靶向识别功能。目前,对这种生物现象的机制及ADAR底物,尤其是在ncRNA中的特性仍然没有得到充分的认识。主要对哺乳动物中ncRNA上的RNA编辑进行总结,并列举一些阐明其生物学功能的计算方法。     

小激活RNA(saRNA)——肿瘤治疗新途径

在基因的表达调控过程中,一系列非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)发挥着广泛作用.然而,作为其重要成员的小激活RNA(small activating RNA, saRNA)却没有得到足够的认识和关注.本篇综述旨在介绍saRNA的机制与功能,并评估它的应用前景.文中归纳该领域的最新进展,特别是有关肿瘤治疗的研究. saRNA能识别基因启动子上特定序列、诱导相应基因的转录,从而实现基因激活.这不仅与siRNA(small interfering RNA)的抑制作用相反,而且有其独特的动力学特征.目前,saRNA研究主要集中于肿瘤领域,并发现它对某些肿瘤的生长和转移具有抑制作用,因而有望开辟肿瘤治疗的新途径.本文结尾简要探讨了saRNA在开发新抗癌药物等方面的应用潜力.     

Small noncoding RNAs in the germline

Small noncoding RNAs have emerged as potent regulators of gene expression, especially in the germline. We review the biogenesis and regulatory function of three major small noncoding RNA pathways in the germline: The small interfering RNA (siRNA) pathway that leads to the degradation of target mRNAs, the microRNA (miRNA) pathway that mostly represses the translation of target mRNAs, and the newly discovered Piwi-interacting RNA (piRNA) pathway that appears to have diverse functions in epigenetic programming, transposon silencing, and the regulation of mRNA translation and stability. The siRNA and miRNA pathways are present in the germline as well as many somatic tissues, whereas the piRNA pathway is predominantly confined to the germline. Investigation of the three small RNA pathways has started to reveal a new dimension of gene regulation with defining roles in germline specification and development.     

ADAR-mediated RNA editing in non-coding RNA sequences

Adenosine to inosine (A-to-I) RNA editing is the most abundant editing event in animals. It converts adenosine to inosine in double-stranded RNA regions through the action of the adenosine deaminase acting on RNA (ADAR) proteins. Editing of pre-mRNA coding regions can alter the protein codon and increase functional diversity. However, most of the A-to-I editing sites occur in the non-coding regions of pre-mRNA or mRNA and non-coding RNAs. Untranslated regions (UTRs) and introns are located in pre-mRNA non-coding regions, thus A-to-I editing can influence gene expression by nuclear retention, degradation, alternative splicing, and translation regulation. Non-coding RNAs such as microRNA (miRNA), small interfering RNA (siRNA) and long non-coding RNA (lncRNA) are related to pre-mRNA splicing, translation, and gene regulation. A-to-I editing could therefore affect the stability, biogenesis, and target recognition of non-coding RNAs. Finally, it may influence the function of non-coding RNAs, resulting in regulation of gene expression. This review focuses on the function of ADAR-mediated RNA editing on mRNA non-coding regions (UTRs and introns) and non-coding RNAs (miRNA, siRNA, and lncRNA).     

miRNAs的表达调控机制

microRNAs(miRNAs)是一类在转录后基因调控中发挥功能的非编码小RNAs,在发育、生长和分化等过程中发挥重要作用.至今已经在动物、植物和微生物等不同生物体中鉴定出来数千种miRNAs. miRNAs可以通过降解mRNA或抑制蛋白翻译的方式调节特异基因表达.生物体内约30%的基因都受miRNAs的调节.miRNAs的表达与功能受到转录因子、表观遗传学、多核苷酸多态性及其RNA编辑等多种因素的调节.此外,特异miRNA基因敲除的成功为研究miRNAs功能提供了有力的实验模型.     

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。     

World of small RNAs: from ribozymes to siRNA and miRNA

RNAs, besides bridging genetic information to proteins, the major determinants of bio-structures and functions, serve as active regulators of gene expression. Initiated nearly 20 years ago with ribozymes (the small RNAs with catalytic activity providing fine tuning of gene expression and function, used as molecular scissors and tools for gene discovery), an era of more complex and coordinated gene regulation by small RNAs, siRNA, and miRNA has recently started. Simple nucleotide complementarity results in highly ordered and regulated events, such as assembly of RNA and proteins, resulting in gene silencing either by mRNA degradation or suppression of translation. This article reviews our contributions to the understanding of structure, the function of small RNAs, their use in biotechnology, and the understanding of phenotypes such as apoptosis, metastasis, and differentiation.