医学进展
2015年10月号
医学进展

miRNA与癌症发生

作者:包丽霞

微小RNA(microRNA,miRNA)的产生异常和功能失调促进癌症发生。美国加利福尼亚大学和哈佛医学院的研究人员对作用于miRNA的调控机制,以及miRNA对癌症的影响进行了归纳总结。

miRNA是 一类由约22个核苷酸构成的小分子非编码RNA,约有1000多种,可以抑制大部分不完全互补的mRNA的翻译。一个miRNA可以调控数百个mRNA的 翻译,介导一系列生物学功能,包括增殖、细胞信号通路、分化、压力应答反应和DNA修复、细胞粘附和迁移、炎症反应、细胞存活、衰老和凋亡等。miRNA 的介导作用通常比较弱,但有时也比较强烈。miRNA的表达和活性具有时空可控性,在正常生理情况下维持机体稳态,或环境变化时作出适应性调整。许多癌症 中miRNA的表达减少。相关miRNA(常靶向原癌基因或抑癌基因)的表达和处理过程常常失调,从而引发癌症。关于miRNA的产生和功能活性的调控机 制的研究方兴未艾,需要继续深入探索。

miRNA的产生是受多因素调控的多步骤过程。主要过程如下:首先是在RNA聚合酶II的作用下,编码miRNA的基因发生转录,形成较长的原始 miRNA。随后由核糖核酸酶III(RNase III)家族的Drosha酶和辅酶因子DGCR8组成的复合物将其剪切成前体miRNA。前体miRNA在XPO5等转运蛋白的帮助下转运至细胞质,被 另一种RNase III家族的Dicer酶剪切,形成单倍体或二倍体miRNA。约1%的miRNA的产生不受Drosha或Dicer调控。转运出细胞核的miRNA和 Dicer、Ago以及RNA结合蛋白TRBP结合后,被剪切成成熟的单链miRNA,再与Ago蛋白结合形成RNA诱导的基因沉默复合物RISC,作用 于目标基因3’UTR区,调控其表达。

肿瘤 miRNA的表达不同于正常组织。肿瘤不同,miRNA的作用也不同。和癌基因类似,miRNA也分为促癌miRNA(如miRNA-21)和抑癌 miRNA(如miRNA-34),和癌基因存在协同或拮抗关系。例如抑癌基因p53可以激活miRNA-34的基因转录,而原癌基因Myc会抑制 miRNA-34的基因转录。在p53突变的癌细胞中,miRNA-34的减少又会促进Myc等原癌基因的表达,促使癌症发生。总的来说,在大部分肿瘤, 尤其是低分化肿瘤中,miRNA都是低表达。miRNA的表达谱可以作为肿瘤分型和预后的评价指标,优于mRNA表达谱。除此之外,血清miRNA还可以 用于癌症诊断。通过调控miRNA的产生和RISC复合物的稳定性可以影响癌症的发生发展过程。

从miRNA 的产生过程出发,可以通过使编码Drosha、Dicer、TRBP和XPO5等蛋白的基因高表达或突变,增加或减少miRNA的产生。还可以通过影响 Drosha、Dicer等微处理加工器影响miRNA的出核、剪切、结合Ago蛋白等过程。例如可以通过RNA结合蛋白KSRP结合到原始miRNA 上,促进Drosha将原始miRNA剪切成前体miRNA;还可以用RNA酶破坏原始miRNA的结构。ADARs就是这样的酶,其二聚体可以使原始 RNA上的腺苷变为肌苷,促进原始miRNA降解。

虽然目前miRNA基本的产生过程已经比较清楚,但相关的调控机制还不太明了。靶向miRNA或许是一种治疗肿瘤的新途径,有可能给肿瘤患者带来益处。(作者:包丽霞)

参考文献:Science Signaling 2015;8:re3

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