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最近的研究發(fā)現(xiàn),miRNA表達(dá)與多種癌癥相關(guān),大約50%得到注解的miRNAs在基因組上定位于與腫瘤相關(guān)的脆性位點(diǎn)(fragile site)。這說明miRNAs在腫瘤發(fā)生過程中起至關(guān)重要的作用,這些miRNAs所起的作用類似于抑癌基因和癌基因的功能,有研究人員將miRNA命名為“oncomirs”。
細(xì)胞增殖失控或不適當(dāng)存活引發(fā)癌癥,其形成須經(jīng)歷三個(gè)階段:正常細(xì)胞的遺傳物質(zhì)受到損傷;細(xì)胞分裂加快,進(jìn)入癌變過程;腫瘤惡化甚至轉(zhuǎn)移。處于發(fā)育期或已成熟的個(gè)體,細(xì)胞均已形成保護(hù)功能,以確保細(xì)胞的分裂、分化和死亡過程正確且協(xié)調(diào)地進(jìn)行。癌癥誘發(fā)因素與腫瘤相關(guān)基因的相互作用決定癌癥的發(fā)生、發(fā)展和形成??茖W(xué)家們一直試圖在分子水平研究揭示癌癥形成的分子機(jī)制,闡述癌癥的誘發(fā)原因、發(fā)生、發(fā)展和形成的分子基礎(chǔ),希望能夠有效控制和根治癌癥。目前有關(guān)癌癥產(chǎn)生的分子機(jī)制仍有待于進(jìn)行廣泛而深入的研究。
從前面miRNA 的形成作用機(jī)制看,miRNA通過特異性基因沉默導(dǎo)致靶mRNA 降解,抑制蛋白質(zhì)的合成或在細(xì)胞分化、發(fā)育和凋亡等關(guān)鍵時(shí)期調(diào)控轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)水平,既可能作為誘癌基因參與惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)育,又可能作為抑癌基因參與控制惡性腫瘤的形成。因此,加強(qiáng)miRNA 的功能與癌癥形成的關(guān)聯(lián)性研究具有重要意義。目前,已有超過186 種miRNA 基因被定位于腫瘤相關(guān)的染色體重排區(qū),而一些特殊miRNA 表達(dá)基因的改變出現(xiàn)在部分癌癥特有的染色體脆性位點(diǎn)中。生物信息學(xué)分析估計(jì)許多miRNA 的作用靶點(diǎn)是原癌基因或者抑癌基因,但這種估計(jì)還有待證實(shí),出錯(cuò)幾率可能高達(dá)30%。
表1 原癌基因和抑癌基因可能是miRNA潛在的作用靶點(diǎn)
表2 腫瘤細(xì)胞中miRNA表達(dá)上調(diào)或下調(diào)情況
充當(dāng)抑癌基因作用的miRNA:
mir-125b-1,位于染色體的11q24脆性位點(diǎn),乳腺癌、肺癌、卵巢癌、子宮癌病人中11q924位點(diǎn)常有缺失,而這一位點(diǎn)并不存在已知的抑癌基因。
65%B細(xì)胞慢性淋巴型白血?。?/span>CLL)病人,50%的套細(xì)胞淋巴瘤病人,16-40%的骨髓瘤病人、60%的前列腺癌病人中有13q14位點(diǎn)的缺失。因此,在這個(gè)30Kb的區(qū)域中必定有一個(gè)腫瘤抑制基因的存在。而mir-15a和mir-16-1位于這一區(qū)域中一個(gè)功能未知的被稱為LEU2的非編碼蛋白的RNA基因的內(nèi)含子區(qū)域。Climmino等報(bào)道,miR-15a和miR-16-1負(fù)調(diào)控BCL2,一個(gè)抗凋亡基因,因此,這兩個(gè)miRNAs的缺失或下調(diào),導(dǎo)致了BCL2表達(dá)的升高,促進(jìn)了白血病、淋巴瘤和前列腺癌的發(fā)生。
有研究報(bào)道,mir-143和mir-145在結(jié)腸癌中明顯下調(diào)。有趣的是,其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的前體分子在腫瘤和正常組織中含量相似,這表明,可能是由于其成熟過程受到破壞。mir-143和mir-145的腫瘤抑制基因功能不僅僅局限于結(jié)腸癌,在乳腺癌、前列腺癌、子宮癌、淋巴癌等細(xì)胞系中其表達(dá)量也明顯下調(diào)。
Takamizawa等發(fā)現(xiàn)肺癌病人的let-7表達(dá)顯著降低,并且這導(dǎo)致這些病人更差的預(yù)后,非小細(xì)胞肺癌病人的let-7表達(dá)水平越低,其預(yù)后越差,術(shù)后生存期越短。體外組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明,在人的肺癌細(xì)胞中瞬時(shí)的表達(dá)let-7可以抑制細(xì)胞的增殖,這也說明let-7在肺組織中可能是一個(gè)抑癌基因。實(shí)驗(yàn)表明,在人類細(xì)胞中let-7通過3’非翻譯區(qū)域直接抑制癌基因Ras的表達(dá)。大約有15-30%的人類腫瘤都含有Ras突變,而激活的突變導(dǎo)致這個(gè)蛋白表達(dá)上升可以引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化。因此,能夠調(diào)節(jié)Ras蛋白表達(dá)的let-7,可以控制細(xì)胞的增殖速度。
充當(dāng)癌基因作用的miRNA:
miR-21在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中表達(dá)增加。這個(gè)基因在腫瘤組織中表達(dá)量比正常組織高5-100倍。反義核酸的研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)miRNA通過抑制凋亡而并非影響細(xì)胞增殖控制細(xì)胞生長,這預(yù)示著這個(gè)miRNA具有癌基因的功能。另一項(xiàng)獨(dú)立研究,利用芯片來檢測(cè)腫瘤和正常組織的245個(gè)miRNAs的表達(dá)水平,也發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中miR-21表達(dá)升高。由于mir-21不是一個(gè)大腦特異性的基因,在乳腺癌樣品中表達(dá)也有增加,這個(gè)基因可能在腫瘤發(fā)生中起到廣泛的作用。
Metzler等人發(fā)現(xiàn),在BIC基因上具有一段138個(gè)核苷酸的保守序列,編碼mir-155的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。該研究組還發(fā)現(xiàn)在Burkitt淋巴瘤中,miR-155表達(dá)量上升了100倍,此外的研究也發(fā)現(xiàn),Hodgkin淋巴瘤等腫瘤中miR-155水平也有提高。因此,mir-155可能是作為一個(gè)癌基因和MYC協(xié)同作用,而其正常功能是在B細(xì)胞的分化中起作用,其可能的靶基因是那些對(duì)抗MYC信號(hào)通路的基因。
He等人發(fā)表的論文發(fā)現(xiàn)在散布的B細(xì)胞淋巴瘤、濾泡型淋巴瘤、套細(xì)胞淋瘤等腫瘤中常常有13q31位點(diǎn)的擴(kuò)增。而在這一擴(kuò)增區(qū)域的唯一的基因就是一個(gè)非編碼蛋白的RNA,C13orf25,這個(gè)轉(zhuǎn)錄本編碼了mir-17-92基因簇,其中包含了7個(gè)miRNAs:miR-17-5p,miR-17-3p,miR-18a,miR-19a,miR-20a,miR-19b-1,and miR-92-1。他們由此推斷,這個(gè)基因簇的過表達(dá)與腫瘤形成有關(guān),而后通過實(shí)驗(yàn)研究證明,過表達(dá)Myc和mir-17-19-b1基因簇淋巴癌與僅有Myc過表達(dá)腫瘤相比較,具有更強(qiáng)的增殖能力,更低的細(xì)胞死亡率。這些實(shí)驗(yàn)證實(shí),mir-17-19-b1中的miRNAs可以協(xié)同地行使癌基因的功能,其靶基因可能是在MYC過表達(dá)條件下激活的凋亡蛋白。當(dāng)?shù)蛲鐾緩奖?/span>mir-17-19-b1去除,MYC可以誘導(dǎo)細(xì)胞不受控制地增殖,這導(dǎo)致了腫瘤發(fā)生。
O’Donnell等人單獨(dú)證明了mir-17-92基因簇是一組可能的腫瘤相關(guān)的基因。他們用miRNAs芯片篩選過表達(dá)MYC,B細(xì)胞系P493-6中miRNA表達(dá)變化。他們發(fā)現(xiàn)MYC誘導(dǎo)了mir-17-92的表達(dá),而這些miRNAs可以抑制E2F1的翻譯。在這一模型中,mir-17-92基因簇所起的作用似乎是抑癌基因的作用,這與上面討論的He等人的發(fā)現(xiàn)是相反的。這其中可能的機(jī)理是,盡管E2F1可以促進(jìn)細(xì)胞增殖,但是當(dāng)E2F1的表達(dá)水平超過一閾值,它也可以引起凋亡,在此情況下,miRNAs對(duì)于E2F1的負(fù)調(diào)控可能是通過阻斷E2F1的誘導(dǎo)凋亡活性,從而促進(jìn)MYC介導(dǎo)的細(xì)胞增殖,支持了He等提出的模型。
- 1 . miRNA的概述
- 2 . lncRNA的概述
- 3 . miRNA與lncRNA研究策略
- 4 . miRNA與lncRNA研究實(shí)驗(yàn)
- 4.1. RNA 結(jié)合蛋白免疫沉淀技術(shù)(RIP)Model Figures
- 4.2. RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀技術(shù)(RIP)實(shí)驗(yàn)流程
- 4.3. RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀技術(shù)(RIP)實(shí)驗(yàn)常見問題
- 4.4. RNA pull - down Model Figures
- 4.5. RNA pull- down實(shí)驗(yàn)流程
- 4.6. RNA pull- down實(shí)驗(yàn)常見問題
- 4.7. 熒光素酶檢測(cè)技術(shù)(Luciferase)Model Figures
- 4.8. 熒光素酶檢測(cè)技術(shù)(Luciferase)實(shí)驗(yàn)流程
- 4.9. 熒光素酶檢測(cè)技術(shù)(Luciferase)實(shí)驗(yàn)常見問題