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近年来科学家们在miRNA研究领域取得的新进展!

来源:本站原创 2020-05-29 22:18

miRNA是一类长度为18~25个核苷酸的非编码单链RNA,其不仅在基因表达调控中起到非常重要的作用,同时还在细胞增殖、分化、凋亡、造血等多个生物学过程中发挥着至关重要的作用,大量研究表明,miRNA的表达水平与多种肿瘤的发生、发展有着密切的关系;miRNA表达水平的监测在疾病的早期诊断和预后观察等方面具有十分重要的意义。本文中,小编整理了近年科学家们在miRNA研究领域取得的新成果,与大家一起学习!

图片来源:University of New South Wales

【1】Nat Commun:miRNA驱动癌症的发生

doi:10.1038/s41467-020-14713-2

长期以来,研究人员一直认为双链microRNA只有一条链可以使基因沉默。近日,托马斯·杰斐逊大学的一项新研究表明,在特定癌症类型中,某些microRNA的两条链协同作用,从而促进癌细胞侵袭性和生长,这是癌症患者预后不良的两个标志。研究者表示,这种活动的协调确实令人惊讶,miRNA的两条链不会靶向统一序列,但是尽管如此,我们仍然看到它们的协同工作;相关研究结果发表在Nature Communications杂志上。

研究人员从来自14种癌症的5200个癌症患者样本中获得的数据中,发现26种microRNA对在多种癌症中表现出活性/丰度的升高或降低,研究者开发了一种新的计算生物学方法,通过分析290种癌细胞系中癌细胞存活和生长所必需的基因来确定microRNA两条链对多种癌症的影响。研究人员还发现,与单独的miRNA分子单链相比,microRNA双链对驱动或抑制癌症生长的影响更大。

【2】Genome Biol:中国科学家开发出新型miRNA-疾病关联预测工具

doi:10.1186/s13059-019-1811-3

近日,一项刊登在国际杂志Genome Biology上题为“Benchmark of computational methods for predicting microRNA-disease associations”的研究报告中。来自北京大学等机构的科学家们通过研究开发出了一种新型的miRNA-疾病关联预测工具,该研究测试结果不仅为生物医学研究人员选择合适的miRNA-疾病关联预测因子提供了参考,还为开发更强大的miRNA-疾病关联预测因子提供了未来的方向。MicroRNA(miRNA)是22nt左右的RNA,主要通过靶向mRNA的3‘UTR区来调节基因表达。这些小的非编码RNA广泛参与重要的生物学过程,例如细胞分裂,分化,凋亡,细胞周期调节,炎症和应激反应。因此,miRNA的失调,包括表达失调,功能获得或丧失的突变以及表观遗传沉默,通常在许多疾病的发作和发展中起重要作用。

本研究基于来自最新HMDDv3.1数据库的8000多种新颖的miRNA疾病关联,对36种容易获得的预测方法进行了系统比较。通过严格的精确召回曲线分析对它们的整体性能进行了评估,其中有13种方法显示出可接受的准确性(AUPRC> 0.200),而前两种方法的AUPRC则有希望达到0.300以上。通过组合不同的预测变量或采用更新的miRNA相似度矩阵证明了性能提高的潜力,与最佳的单个预测变量和使用先前相似性矩阵的预测变量相比,分别可提高AUPRC的16%和46%。

【3】Nat Nanotechnol:利用金涂层纳米颗粒使得检测超低水平的miRNA成为可能

doi:10.1038/s41565-018-0232-x

在一项新的研究中,来自澳大利亚新南威尔士大学的研究人员发现了一种检测血液样本中超低水平microRNA(微小RNA, miRNA)的新方法,这可能能够更快地和更有效地诊断癌症和其他疾病。他们使用纳米颗粒结合靶miRNA,使得它们易于提取。这种方法的一个主要益处之一是即便miRNA在血液样本中的含量很少,它也是有效的,而在此之前,需要更多的样本来提取类似数量的miRNA,相关研究结果近期发表在Nature Nanotechnology期刊上。

作为一类短RNA分子,miRNA靶向一些mRNA(用于合成蛋白的遗传物质)来阻止它们编码特定的蛋白。miRNA活性受损与癌性肿瘤的形成和转移有关。在这项新的研究中,这些研究人员报道利用与他们想要检测的miRNA相匹配的DNA对金涂层磁性纳米颗粒(Au@MNP)进行修饰。这些纳米颗粒实际上是可分散的电极。当在血液中进行循环时,它们捕获靶miRNA,随后通过使用磁铁分离这些携带着靶miRNA的纳米颗粒。

【4】Mol Biol Evol:揭示精子生成过程中特异性高表达的miRNA家族进化史

doi:10.1093/molbev/msz001/5288781

近日,Molecular Biology and Evolution杂志在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所科学家们的最新研究成果:Evolution of an X-linked miRNA family predominantly expressed in mammalian male germ cells;在该项工作中,研究人员展示了有袋类哺乳动物基因组中的一个转座子如何演化成胎盘类哺乳动物精子生成过程中特异性高表达的miRNA家族。

microRNA(miRNA)在许多重要的生物学过程中都起着必不可少的作用,但对于精子发生过程中小RNA表达的种类、调控规律及其演化却知之甚少。吴立刚研究组分离纯化了小鼠精子生成过程中几个关键时期的生精细胞,并利用自主建立的微量小RNA深度测序技术绘制了小RNA表达谱。研究发现miRNA和piRNA是小鼠精子发生过程最主要的两类小RNA,二者的表达量在整个精子生成过程中发生了巨大的动态变化。从精原干细胞进入减数分裂时期,一个位于X染色体上的miRNA家族的表达量显着增加,在细线期高达miRNA总量的70%,研究人员将其命名为spermiR (spermatogenesis-related miRNA family)。

【5】Acta Neuropathol:重磅!科学家有望利用miRNA分子来治疗阿尔兹海默病!

doi:10.1007/s00401-018-1880-5

阿尔兹海默病是一种越来越流行的神经变性疾病,其常常会侵蚀患者大脑的记忆和其它认知功能,尽管此前研究人员发现了该病的主要生物学特性:β淀粉样斑块和tau缠结(tau tangles),但对这种复杂疾病的治疗研究人员一直难以捉摸。近日,一项刊登在国际杂志Acta Neuropathologica上的一篇研究报告中,来自布莱根妇女医院的科学家们通过研究调查了一种参与阿尔兹海默病tau蛋白病变过程中的特殊分子的功能,研究人员重点对miRNAs分子进行了研究,其作为基因表达的调节子,能够结合并且破坏编码蛋白质的信使RNAs分子,研究者发现,某些miRNAs能表现出神经保护效应,通过补充miRNAs分子或许就能有效治疗tau病变。

研究人员主要对miR-132分子进行了研究,此前研究表明该分子在阿尔兹海默病和其它tau病变疾病中处于下调状态,本文中研究者对啮齿类动物模型和人类神经元细胞进行研究发现,miR-132似乎能够保护其免于毒性β淀粉样蛋白和tau蛋白的损伤。miR-132分子似乎是一种保护神经元细胞健康的主要调节子,同时其也能作为一种新型靶点来帮助研究人员开发治疗阿尔兹海默病的新型疗法。

图片来源:endehoy.com

【6】Cell Death Disease:lncRNA结合miRNA促进结肠癌增殖和转移

doi:10.1038/s41419-018-0759-7

越来越多的证据表明长非编码RNA在癌症进展过程中发挥重要作用,但是关于lncRNA SNHG7在结直肠癌中的研究仍然较少,该分子如何参与结直肠癌进展仍然不清楚。来自大连医科大学的研究人员对lncRNA SNHG7在结直肠癌中发挥的作用进行了研究,相关研究结果发表在国际学术期刊Cell Death & Disease上。

在这项研究中,研究人员发现SNHG7的表达在结直肠癌组织中显著上调,特别是在一些恶性程度更高的病例中。与之相一致的是,SNHG7在结直肠癌细胞系中的表达水平也显著高于正常的结肠细胞。研究结果进一步表明,SNHG7的过表达能够促进结直肠癌细胞的增殖,迁移和侵袭,而在缺少SNHG7的情况下癌细胞的侵袭和存活能力受到显著抑制。

【7】Oncogene:miRNA调控乳腺癌血管新生研究取得进展

doi:10.1038/s41388-017-0089-8

近日,一项刊登在国际杂志Oncogene上的研究报告中,来自中国科学院昆明动物研究所的科学家们在miRNA调控乳腺癌血管新生功能与机制研究中取得进展,该研究揭示了受缺氧应激诱导的miR-153通过下调HIF1α/VEGFA信号通路而抑制乳腺癌的血管新生。

实体瘤的生长依赖于血液为其提供充足的营养和氧气。因肿瘤细胞具有增殖快速且不受调控的特点,在实体瘤内部极易出现缺氧微环境。为应对缺氧压力,肿瘤细胞通过激活HIF1α/VEGFA信号通路而促进肿瘤内血管新生,因此通过靶向该信号通路而将肿瘤的发展阻断在血管新生的早期,则能有效抑制实体瘤的生长、侵袭、以及转移。MiR-153是一个古老且进化保守的miRNA分子,在多种类型的肿瘤中扮演着肿瘤抑制因子的角色。前期研究发现米非司酮可以诱导miR-153,从而抑制KLF5转录因子表达来抑制乳腺癌干细胞。但对于miR-153在肿瘤中表达调控机制,以及该miRNA分子在调控肿瘤细胞活性中的功能和机制尚未完全清楚。

【8】Nature:脂肪细胞释放到血液中的miRNA调节其他的组织

doi:10.1038/nature21365

脂肪细胞不仅仅是存在于体内的脂滴,它们也释放激素和其他的信号蛋白,从而影响着多种组织。如今,在一项新的研究中,来自美国、瑞士和巴西的研究人员鉴定出脂肪细胞运送一类被称作微RNA(microRNA, miRNA)的小分子RNA的途径,而且所运送的miRNA有助调节其他的器官,相关研究结果在线发表在Nature期刊上。

研究者表示,这一机制可能有潜力让人们开发出一种全新的治疗方法;这项研究提示着利用脂肪细胞开发出的基因疗法可能有助治疗肝脏或其他器官中的代谢病、癌症或其他疾病。利用小鼠和人细胞作为实验对象,Kahn和他的研究团队研究了miRNA的作用。作为一类小分子RNA,miRNA不能表达蛋白,但是能够调节其他的表达蛋白的RNA。体内的所有细胞都产生miRNA,而且已知一些miRNA可能是由细胞释放到血液中的。然而,一旦它们进入血液,它们到底发挥什么作用一直充满争论。

【9】J Immunol:miRNA提高肿瘤免疫疗法效率

doi:10.4049/jimmunol.1600182

miRNA是一类短链的非编码RNA,它们参与了基因的翻译抑制以及mRNA的降解过程。以前的研究发现miRNA在代谢、细胞增殖、分化、细胞凋亡以及发育中具有重要的作用。miRNA的失调会引发多种机体的异常反应,包括癌症、心血管疾病、神经发育疾病以及肝脏疾病。特别地,研究表明miR-148/152能够通过调节钙调素依赖蛋白激酶IIa的活性来抑制DC中TLR的信号传递。另外,DNA的甲基化对于DC的发育与功能也具有同样重要的作用。

为了研究miRNA在调节DC响应TLR信号中的作用,来自中科院深圳先进技术研究院的Yifan Ma课题组进行了深入研究,相关结果发表在最近一期的Journal of Immunology杂志上。首先,作者比较了普通DC与肿瘤相关DC中各类免疫因子的表达情况。结果显示:肿瘤相关DC中CD86、MHCII、B7-H1等蛋白的表达水平都有明显下降。与此相反,肿瘤相关DC中miR148a、miR148b以及miR152的表达量相比常规DC有明显提高。

【10】Cell Death Dis:miRNA调节乳腺癌化疗敏感性

doi:10.1038/cddis.2016.194

miRNA是一类高度保守的短链非编码RNA,它们能够负向调节基因的表达。之前的研究已经发现:大量miRNA在乳腺癌细胞中存在表达量的升高或下降,这进一步影响了癌细胞的发生以及耐药性。miRNA-205是一类肿瘤抑制因子,乳腺癌中过表达miRNA205能够有效抑制细胞的复制并促进其凋亡。为了研究miRNA205对于乳腺癌发生的意义以及能否作为预测乳腺癌对化疗敏感性的生物标志物,来自天津医科大学肿瘤医院的张瑾课题组进行了深入研究,相关结果发表在Cell Death and Disease杂志上。

首先,作者比较了对NAC处理反应各异的乳腺癌患者体内的癌细胞中miRNA205的表达水平。结果显示:miRNA205的表达量与癌细胞对NAC的敏感度之间存在明显的正向相关性。这意味着,miRNA205的表达量越高,则患者对化疗的敏感程度也就越高。之后,作者人为地了提高了耐药性乳腺癌细胞MCF-7/A02 与CALDOX中miRNA205的表达量,发现这处理能够使得这些细胞对于化疗药物的敏感度增加。(生物谷Bioon.com)

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