医格快药@Cell阶段总结:非编码RNA从实验走向临床

世纪之初 , 随着人类基因组计划的完成 , 人们惊奇地发现 ,
在蕴藏生命奥秘的30亿个碱基中 , 仅有2%编码蛋白质 , 其余98%都是非编码的 。
起初 , 研究者们认为这98%的基因都是“垃圾基因” , 但随着lin-4和let-7这两个microRNA的发现 , 人们逐渐揭开了非编码RNA的神秘面纱 。
时至今日 , 非编码RNA仍然是目前生物学领域最热门的研究方向之一 。
在去年的11月份发表于Cell上的一篇题为
“TheRoleofNon-codingRNAsinOncology”
的综述中 , 作者概述了目前研究的几种主要的非编码RNA ,
并列举了一些基于非编码RNA的正在进行或刚刚完成的临床试验 ,
最后作者对非编码RNA领域的未来发展进行了展望 。
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全文可以分为3个部分 ,
第一部分概述目前主要研究的非编码RNA及其与肿瘤发展的关系;
第二部分列举了将非编码RNA应用于肿瘤诊断和治疗的临床试验;
第三部分展望了非编码RNA领域的未来发展:
1miRNAs
MicroRNAs(miRNA)是一类长度大约为22nt的小ncRNA ,
主要通过miRNA的5’端(被称为种子序列)与靶RNA互补配对结合调控RNAs的表达 , 尤其是mRNA 。
编码miRNA的基因由RNA聚合酶II转录 , 并通过保守的途径进一步加工 。
在经典的加工途径中 , 这个较长的初级转录本 , 被称为pri-miRNA , 形成一个被微处理器复合体(microprocessorcomplex , 包括Drosha和DGCR8)识别的特征性发夹结构 , 随后被切成pre-miRNA , 大约60nt , 接着在Exportin5和Ran-GTP协助下输出至细胞质中 。
pre-miRNA的末端被Dicer酶切割形成miRNA双链 , 每条单链的5’端为磷酸 , 3’端为2nt的粘性末端 。
miRNA双链中的引导链装载到Argonaute蛋白上 , 形成RNA诱导的沉默复合体(RISC) , RISC包含着成熟的22nt的miRNA 。
成熟的miRNA通过与mRNA的3’UTR结合 , 发挥降解或者转录抑制作用 , 此过程如图1所示(He&Hannon,2004) 。
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图1:miRNAs生物合成过程
在所有的小ncRNAs中 , miRNA是目前研究最广泛的 。
从现有研究的成果来看 , miRNAs在癌症中的作用是多样的 , 包括促癌、抑癌以及混合作用 。
所谓混合作用 , 是指由细胞背景决定的miRNAs的促癌或抑癌作用 , 即在某些细胞类型中miRNAs发挥促癌作用 , 而在另一些细胞类型中发挥抑癌作用 。
例如 , miR-155可以促进异常的B细胞增殖 , 在此过程中发生一系列变化 , 最终导致白血病和淋巴瘤的发生 。
let-7则能够抑制癌基因RAS , RAS基因是一类致癌基因 , 约占所有人类癌症的三分之一 。
let-7过表达可降低RAS水平 , 提示其具有抑癌作用 , 可作为一种新的有前途的治疗药物 。
典型的具有细胞背景决定的miRNAs作用的是miR-29 , miR-29能够抑制慢性B淋巴细胞白血病进展 , 但在急性髓系白血病和高侵袭性B淋巴细胞白血病中表达升高 , 这意味着miR-29也可以作为癌基因发挥作用 。
2tsRNAs
近年来 , 研究者们发现了一类由tRNAs衍生出来的ncRNAs , 称之为tsRNAs(tRNA-derivedsmallRNAs,tsRNAs) 。
这类ncRNAs的生物起源和下游的作用机制等很多方面还在探索中 。
在癌症研究中 , TCGA来源的数据分析鉴定发现了26531种特异的tsRNAs 。
尽管如此 , 从现有研究来看 , tsRNAs在某些方面与miRNAs的作用是相同的 。
与miRNAs一样 , tsRNAs已被发现与Argonaute蛋白相关 , 可以通过与靶3’UTR结合介导mRNAs的翻译抑制 , 这种作用可以是致癌的 , 也可以是抑癌的 。