micrornas-27b(mir-27b)的生物學(xué)

1、MicrNAs27b(mir27b)的生物學(xué)1.1.概述概述MicrNAs(miRNAs)是高度保守的、非編碼小RNAs，其長(zhǎng)度為2123個(gè)核苷酸。miRNAs的主要功能是在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)——通過抑制mRNA轉(zhuǎn)錄蛋白或促進(jìn)mRNA的降解[79]。大多數(shù)已知的miRNAs位于內(nèi)含子內(nèi)，其表達(dá)與宿主基因的mRNA的轉(zhuǎn)錄平行。雖然內(nèi)含子的miRNA和它們的宿主基因可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)，內(nèi)含子miRNA仍然可以通過靶向宿主基因的非翻譯區(qū)（UT

2、R）下調(diào)其翻譯的編碼蛋白質(zhì)的基因[5]。少數(shù)miRNAs則起源于RNA外含子或者非編碼的RNA區(qū)域[45]。近來有報(bào)道指出內(nèi)含子miRNAs可能不受宿主基因的調(diào)控而獨(dú)立調(diào)控轉(zhuǎn)錄單元[6]。2.2.Mir27bMir27b的生物學(xué)功能的生物學(xué)功能2.12.1Mir27bMir27b的生物合成的生物合成miRNAs經(jīng)過RNA聚合酶Ⅱ[7]及RNA聚合酶Ⅲ[8]復(fù)合物催化，成熟的miRNAs來自primiRNAs轉(zhuǎn)錄后緊接著的兩步切割。這兩步

3、都由RNAseⅢ催化雙鏈RNA結(jié)合因子完成。首先DroshaDGCR8(Pasha)與核的多蛋白相關(guān)聯(lián)的微處理復(fù)合體，介導(dǎo)切割轉(zhuǎn)錄后的原始miRNA成為，大約70個(gè)核苷酸片段長(zhǎng)度的前導(dǎo)miRNA（premiRNA）[912]。DGCR8在底物識(shí)別中發(fā)揮重要作用[13]。第一步處理過程已經(jīng)定義了一個(gè)最終miRNAmiRNA的序列的結(jié)束，而且極有可能在轉(zhuǎn)錄時(shí)已出現(xiàn)[14]。一些內(nèi)含子miRNAsDrosophilaC.elegans在拼接上

4、呈現(xiàn)先驅(qū)miRNA特征，同時(shí)并不需要Drosha介導(dǎo)的切割[15]。在第二步處理過程，先驅(qū)miRNA被Exptin5核孔復(fù)合體從細(xì)胞核中轉(zhuǎn)移至細(xì)胞漿中[1619]。在細(xì)胞槳中，Dicer引導(dǎo)第二步過程，將miRNAmiRNA雙鏈體從先驅(qū)miRNA中釋放[2021]。Dicer酶的作用在果蠅屬由雙鏈RNA結(jié)合因子(Loqs)R3D1L促進(jìn)，而在哺乳動(dòng)物則由TRBP和PACT促進(jìn)[2225]。Dicer和TRBP很可能促進(jìn)Ago2裝載包含R

5、ISC裝載復(fù)合體在內(nèi)的所有的三個(gè)因素[26]。miRNAmiRNA雙鏈體有一個(gè)二核苷酸懸突在3，端和一個(gè)自由磷酸基在5，端，這是核糖核酸酶Ⅲ裂解產(chǎn)物的特點(diǎn)。2.12.1Mir27bMir27b的序列的序列Mir27b的成熟體是發(fā)揮生物學(xué)功能的重要片段，miRBase與2013年公布了15種動(dòng)物的mir27b的成熟體序列，并標(biāo)記出在整個(gè)序列中的位置。2.22.2Mir27bMir27b與血管新生與血管新生血管新生出現(xiàn)在生長(zhǎng)、組織修復(fù)或疾病

6、發(fā)生時(shí)，其過程為內(nèi)皮細(xì)胞出芽（內(nèi)皮細(xì)胞從原有的管壁逃離）、遷移和增殖[39]。特異的內(nèi)皮細(xì)胞稱為根尖細(xì)胞，位于生長(zhǎng)管壁的頂端，引導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞出芽[40]。遷移根尖細(xì)胞受生長(zhǎng)因子VEGF和bFGF的作用下調(diào)控新的血管萌芽。內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外微環(huán)境和來自內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)的miRNAs的刺激非常敏感，因此它們可微調(diào)血管新生過程。大量的證據(jù)表明miRNA是血管新生的重要調(diào)節(jié)者[37]。Mir27b是mir27家族的成員之一，其在內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)。研究發(fā)

7、現(xiàn)它在可體外調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞出芽和增殖，同時(shí)在體內(nèi)生物過程中促進(jìn)血管的新生[38].Mir27b直接靶向作用于Semaphin6A——一個(gè)血管新生抑制劑，其拮抗Semaphin6A對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的抑制功能來調(diào)節(jié)血管新生過程。Urbich等采用轉(zhuǎn)染、Luciferasecloning等一系列相關(guān)技術(shù)研究表明，miR27ab促進(jìn)血管新生，并通過靶向作用于內(nèi)生的血管新生抑制劑——SEMA6A，調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)芽[27]。他們?cè)诮⒌娜S球體模型中發(fā)現(xiàn)，

8、過表達(dá)的mir27ab明顯地促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)芽，適度增加血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）誘導(dǎo)下的遷移，同時(shí)mir27b能增加每個(gè)球體的出芽量。他們接著利用發(fā)夾結(jié)構(gòu)抑制劑抑制mir27ab表達(dá)，結(jié)果明顯抑制了血管源性出芽，但并不影響內(nèi)皮細(xì)胞的生存。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，抑制mir27ab，會(huì)降低血管在基底膜的分布和損害斑馬魚胚胎脈管的形成。他們?cè)?周大的小鼠體內(nèi)體內(nèi)植入基質(zhì)膠質(zhì)，然后抑制mirmiR27b在決定尖端細(xì)胞出芽方面發(fā)揮重要作用，并與

9、靜脈分化有關(guān)。他們還通過建立MODll4和MOSpry2模型，證明miR27b靶向作用Dll4Spry2。而Dll4Spry2被證實(shí)與血管引導(dǎo)、分支的管狀結(jié)構(gòu)形成和進(jìn)一步的發(fā)芽相關(guān)[1415]。miR27b通過使Dll4Spry2表達(dá)沉默而在轉(zhuǎn)錄后水平起作用，促進(jìn)血管的出芽和靜脈分化。阻斷Dll4和Spry2破壞動(dòng)脈分化，增加靜脈標(biāo)記物的表達(dá)。Spry2的沉默進(jìn)一步使FLt4升高——靜脈分化的另一個(gè)決定因素。更為重要的是敲除Spry2或

10、DLL4的活性恢復(fù)了因miR27b沉默導(dǎo)致的在斑馬魚和老鼠血管外植體中的顯型。因此，他們認(rèn)為mir27b在血管模式中起關(guān)鍵作用和血管生成平衡中居核心位置——其通過促血管新生因子被上調(diào)，而抗血管生成蛋白將其下調(diào)。3Mir27bMir27b與疾病與疾病3.1Mir27b3.1Mir27b與腫瘤與腫瘤YeJWuX等的研究表明在大部分直腸癌組織里mir27b表達(dá)降低，而過表達(dá)mir27b抑制直腸癌細(xì)胞增殖，菌落形成和腫瘤在體內(nèi)外的生長(zhǎng)[41]。

11、他們采用Microarrayanalysis及qPCR的分析方法發(fā)現(xiàn)mir27b相比于在其他腫瘤中表達(dá)升高，在直腸癌腫瘤中表達(dá)下降。他們通過SW620細(xì)胞培養(yǎng)及皮下注射直腸癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)mir27b抑制細(xì)胞增殖、形成和抑制腫瘤生長(zhǎng)。他們證實(shí)了VEGFC與mir27b的關(guān)系。并確定了mir27b的功能——作為腫瘤生長(zhǎng)的抑制劑和靶向作用于VEGFC促進(jìn)血管新生。他們建立了VEGFC敲除、shRNA抑制劑拮抗mir27b的SW620細(xì)胞模

12、型。這個(gè)模型結(jié)果證明VEGFC在促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和腫瘤發(fā)生方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)證實(shí)VEGFC是mir27b的功能下游靶點(diǎn)。3.2Mir27b3.2Mir27b與脂肪形成與脂肪形成QunLin等的研究表明，過表達(dá)mir27明顯抑制脂肪細(xì)胞的形成，并通過阻斷成脂調(diào)控的兩個(gè)關(guān)鍵因素——PPARγ和CEBPα的表達(dá)發(fā)揮作用[42]。同時(shí)其在脂肪細(xì)胞形成之前或之時(shí)發(fā)揮效應(yīng)。QunLin等首先采用檢測(cè)miRNA表達(dá)芯片技術(shù)，通過在3T3L1成脂模型

13、中檢測(cè)miRNA的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)mir27基因家族在脂肪生成過程中下降明顯。然后在刺激脂肪細(xì)胞前，將微小RNA前體分子短暫轉(zhuǎn)染3T3L1皮下脂肪前體細(xì)胞中的mir27a或mir27b，利用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，60fold的成熟mir27a或mir27b表達(dá)的增加。說明成熟mir27a或mir27b在3T3L1皮下脂肪前體細(xì)胞中強(qiáng)效抑制脂肪生成。而在3T3L1成脂模型中，利用westernblot的技術(shù)檢測(cè)蛋白水平，qRTPCR技術(shù)分

14、析mRNA表達(dá)水平。結(jié)果數(shù)據(jù)表明mir27通過阻斷成脂關(guān)鍵基因C?EBPα和PPARγ的轉(zhuǎn)錄抑制成脂分化。4.4.展望展望MiR27b在調(diào)節(jié)血管新生過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其使促進(jìn)或抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移、分化的因素達(dá)到一個(gè)良好的平衡。我們預(yù)期未來的研究將進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)證實(shí)miR27b在調(diào)節(jié)與血管新生有關(guān)的其他類型細(xì)胞的功能方面發(fā)揮的作用，例如周皮細(xì)胞。腫瘤相關(guān)的內(nèi)皮細(xì)胞揭露DII4和Spry2的表達(dá)上升與miR27b的抑制有關(guān)。因此，使用微

15、小RNA拮抗劑使miR27b沉默，來控制腫瘤血管生成和生長(zhǎng)，Mir27b的拮抗腫瘤的功能和它的新的靶向VEGFC在體內(nèi)可以導(dǎo)致腫瘤壞死和提供了一個(gè)mir27b作為治療劑的理由。操縱mir2327水平在新生血管年齡相關(guān)性黃斑變性和其他血管性疾病中可能有重要的治療意義?；蛟谛募」Ｈ椭酗L(fēng)等的缺血性損傷中增加miR27b活性，促進(jìn)血管生成，可能作為有潛能的治療方法被探索。最近的研究者證明miRNAs可能也涉及淋巴系統(tǒng)發(fā)展塑形，亦可能激起未來研