miRNA文献综述 - 图文(3)

2020-03-27 12:25

巴结以及骨髓中的表达则相对较低。在骨髓来源的B细胞中,从原B细胞发育成前B细胞的过程中,miR-181a的表达下降。另有证据显示miR-181a在造血干细胞和祖细胞中的表达,造成了CD19+B细胞的增加以及CD8+ T细胞的减少。miR-181a还被发现可以调节TCR信号通路,并影响T细胞对于抗原分子的敏感性。

近来,有报道称miR-181b可调控活性B细胞的类别转换重组。miR-181b在活性B细胞中的表达削弱了类别转换重组,导致活性诱导胞核嘧啶核甙脱氨酶(AID)在蛋白水平和mRNA水平发生下调。这些结果也为通过抑制AID活性防止B细胞恶化这一新的调节机制提供了证据。其他miRNA介导调控免疫细胞发育的例子包括miR-223对于粒细胞生成的调控,以及miR-150在B细胞分化中的关键作用。

miRNA的提取和鉴定:

miRNA的获取

由于miRNA具有非常重要的调控功能, 因此寻找新的miRNA成为生物领域的一大热点。到目前为止, miRBase上公布的miRNA 总数将近3000种。现在已知靶基因的miRNA多是通过基因克隆和生物信息学筛选的方法发现的。 基因克隆:

直接克隆的方法通常是从总RNA中提取大约22nt的小RNA分子,制备一个小RNA的cDNA文库。将文库中的小RNA序列与基因组数据库中BLAST比对, 排除非miRNA序列后,通过Northern印迹方法( Northern blotting) 得到最终确认。目前大量的已知miRNA都是通过这种方

法获得的。基因克隆方法的优点是对于高丰度或常表达的基因来说,可以获得完整的miRNA 序列。然而对于另一些miRNA, 它们在生物体内浓度很低(表达量低或表达产物极不稳定, 或前体到成熟的加工效率低等原因引起),或者某些只在生物体的特定时期或特定组织器官中表达, 直接克隆法则无法获取。 生物信息学:

人们根据目前已知的miRNA基因序列总结它们的特征和规律, 编写了一些计算机程序, 通过对生物基因组数据库进行搜索, 可以找到那些可能为miRNA 的基因序列, 然后通过Northern blotting来筛选真正的miRNA 基因。生物信息学手段可以说是一种更高通量的方法。主要有有以下几种方法(1)Mirscan是一种基于二级结构的预测程序, 通过扫描两种系之间是否存在同源的茎环结构, 被系统的应用于检测脊椎动物和线虫的候选基因。(2)Mirseeker是一种检查RNA序列茎环结构的预测程序, 应用于筛选昆虫的候选基因。(3)ERPIN是一种类似于BLAST的校对程序,用于搜寻动物基因组中与miRNA序列类似的序列。(4)MiPred可以通过random forest预测模型和miRNA特征的结合, 区分miRNA的真正前体和假冒前体。生物信息学筛选的缺点是不能精确的鉴定miRNA的完整序列,因此它还需要用Northern等方法对它的分析结果进行进一步的验证。 miRNA的鉴定: miRNA的判断标准

根据miRNA的定义和特点, 要确定一个RNA分子是否为miRNA,必

须以下列几个原则作为判断标准:(1)能够通过与特定大小的总RNA 样品杂交得到22个碱基对的产物(即需要Northern杂交或引物延伸反应验证表达)。(2)所得的序列是从特定大小的小分子RNA库中克隆到的,并且必需与克隆的来源物种的基因组序列完全匹配。(3)经过前体的二级结构预测, 有发夹状的二级结构, 并且成熟的miRNA序列在发夹的一条臂上。(4)成熟的m iRNA 序列与预测的二级结构在不同物种间有保守性。(5)在Dicer突变的系统中, 前体的积累增多。 miRNA的鉴定方法

鉴定miRNA的主要方法有(1)克隆测序法:先分离纯化小RNA,3’和5’寡核苷酸接头连接进行RT-PCR获得cDNA,连接到载体上构建cDNA文库,筛选克隆进行测序,获得miRNA序列。其优点是操作直接,结果可靠,缺点是很难克隆出在不同时期表达或只在特定组织或细胞系中表达的miRNA;而且由于克隆方法固有的局限性,也很难捕获表达丰度较低的miRNA;该方法受其他小分子(如siRNA)的影响,易产生假阳性。(2)基因芯片技术可以高通量的检测基因表达谱,检测灵敏度较高且可以并行处理,但是其结果是半定量的,重复性较差,不能同时优化所有待测miRNA的杂交环境,因而不能区分高度类似miRNA。(3)Northern杂交:简便可靠,将已知浓度梯度的寡核苷酸参照物与待测样品进行平行杂交,实现对miRNA的半定量检测。既可用于检测miRNA在组织细胞中的表达水平,又可结合RNA marker检测miRNA的分子大小。缺点是对样品的需求量较高,需要微克级样品才能避免假阴性,有时样品量达到40ug才会出现明显杂交信号。(4)

RT-PCR技术:可以简洁、快速、特异、高通量的检测miRNA的相对含量,并可同时检测多种miRNA的表达。需求RNA量少,且不用放射性同位素标记。可以同时检测到成熟miRNA及其对应的pre-miRNA。但是操作中需确保引物3’端的不同,较高的退火温度(60-61℃)可提高反应特异性,以富集的miRNA为模板扩增可提高检测的灵敏性。(5)荧光定量技术:具高度特异性,超宽的定量线性范围和高度的检测灵敏度。适用范围广,总RNA、细胞裂解物及纯化的RNA都可用于miRNA的定量检测,样品消耗少,仅需1~10ng的总RNA。但引物、探针设计要求较高。

miRNA靶基因鉴定:

目前鉴定miRNA靶基因的策略和方法主要有以下几种:正向遗传

学、生物信息学预测、miRNA过表达和基因表达芯片相结合、免疫共沉淀和生物芯片结合、miRNA过表达和蛋白质组学相结合 正向遗传学:

正向遗传学筛查是分子遗传学家最初使用的一种方法,该技术意在鉴定产生特定表型的变异。第一个miRNAlin-46的缺失突变体(e912)首先在Brenner实验室发现,该突变体对线虫发育和分化的影响首先被Horvitz和Sulston确认,lin-4突变体线虫由于不能形成阴户, 导致无法正常产卵, 卵在孵化的同时会吞噬母体导致母体死亡。之后,Ferguson等进一步确认了该突变体的突变基因为lin-4。之后, 哈佛医学院的Ruvkun和Ambros合作, 历经4年时间最终确认了, lin-4并不编码蛋白质而是转录一长度21nt的的非编码RNA。至此历经多年的

不懈研究终于发现了第一个miRNA:lin-4由此可见, 利用正向遗传学研究miRNA的体内作用靶标存在明显的缺陷, 非常耗时费力, 不适合大规模的研究。 生物信息学预测:

利用生物信息学预测miRNA的体内作用靶标并用双色荧光报告系统加以验证是目前比较流行的方法。该方法首先应用于在果蝇中发现的第一个miRNA bantam。与正向遗传学鉴定相比, 生物信息学预测方法在miRNA靶标鉴定方面存在明显的优势:(1)适合于大规模研究特定miRNA的的作用, 可从中选择感兴趣的靶基因加以确认, 这就存在明显的目的性和目标, 极大地加速了靶标鉴定的速度。(2)对靶标的功能归类分析使我们对特定miRNA的功能有整体的概念。但生物信息学预测也存在明显的缺陷:(1)该方法建立在已知的miRNA和靶标相互作用的基础上, 不能预测与已知规则不符的基因。(2)该方法强调miRNA靶位点在进化中的保守性, 不能系统预测miRNA的非保守性靶标。据 估计非保守性靶标的数目是保守性靶标的10倍以上。(3)该方法排除了G:U配对的情况, 导致靶标预测的不完整性。近年的研究发现种子区的G:U配对并不影响miRNA的作用效果(4)该方法仅仅考虑保守性和配对情况, 忽略了靶位点区的二级结构以及蛋白结合因子对miRISC进入的影响, 故不能反映miRNA在体内生理条件下的真实作用情况。以上的缺陷导致生物信息学预测miRNA作用靶标的准确率较低,往往需要大量的验证才能找到miRNA的真正体内作用靶标。 miRNA过表达和基因表达芯片相结合:


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