分子生物学进展综述
miRNA与肿瘤的研究进展
摘要 微小RNA（miRNA）是一类长约22 nt 的非编码单链RNA，由前体经酶作用而得，它是细胞的内源性物质，普遍存在于动植物中，高度保守。miRNA参与早期胚胎发育、细胞增殖与凋亡、细胞分化、脂肪代谢等一系列重要的生命活动。近几年的许多研究表明miRNA与肿瘤的发生关系密切。本文主要就miRNA简介及其与肿瘤的关系作一简要综述。
关键字 miRNA；肿瘤；进展
Research progress of the relationship between
miRNA and cancer
[Abstract] MicroRNAs (miRNAs) is a class of non-protein coding single-stranded small molecular RNA with a size of about 22 bases,which is cut by the enzyme from the precursor.It is Highly conserved cell endogenous substances. miRNAs involve tumor cell proliferation,differentiation and apoptosis processes in a role of oncogenes or tumor supressors. In recent years, many studies have shown that the cancer is closely related miRNA . This article is a brief overview of the relationship between miRNA and tumor.
[Key Words] miRNA; tumor; progress
1. miRNA简介 1.1 miRNA的发现
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miRNA首次发现于1993年，Lee等[[1]]在对秀丽新小杆线虫（Caenorhabditis elegans）发育过程的研究中发现一个小分子miRNA: lin-4，它能够通过与lin-14的3’UTR相互作用，调节线虫的发育。2000年，Reinhart等[[2]]在线虫中发现了第2个miRNA: let-7，通过与lin-47和lin-51的3’UTR的结合，控制幼虫向成虫的转变。随后，在线虫（C. elegans 和C.briggsae）、果蝇（Drosophila melanogaster）、Hela 细胞、斑马鱼（Danio rerio）、人类、拟南芥（A rabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa）等多种真核模式生物中找到了上百个类似的小分子RNA，并将其称为微小RNA（miRNA，miRNA）[3][4][5]。目前已在各物种中共发现8000多个miRNA。
1.2 miRNA的生物合成
图 1 miRNA的生物合成
miRNA是广泛存在于真核生物体内的RNAs，是一类非编码的长度约为18-25nt的单链RNAs。编码miRNA 的基因通常位于内含子，基因间区域和外显子内[6]，人类miRNA 基因多位于内含子[7]。miRNA通常由RNA PolⅡ转录，一般最初产物大多为具有帽子结构和polyA尾巴的pri-miRNA。在哺乳动物细胞内，pri-miRNA是由核内的“微处理器复合物（microprocessor）”进行处理，复合物由Drosha、DGCR8及一个双链RNA结合蛋白组成。经过microprocessor处理即
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形成长约70nt的茎环结构—pre-miRNA。然后pre-miRNA经
图 2 pre-miRNA二级结构分区示意图
Exportin-5蛋白转运进入细胞质中，经Dicer进一步加工。这一过程分为两个阶段，首先是pre-miRNA 被Dicer 酶切割成具有5’端磷酸基和3’端2 nt 突出的约22 nt 长度的miRNA: miRNA* 双体，然后在解旋酶的作用下，释放成熟的miRNA。其互补链miRNA*被水解，miRNA 则选择性地结合到RISC (RNA –Induced Silencing Complex)上去，发挥生物学功能。
1.3 miRNA的作用机制
成熟的单链miRNA与Argonaute家族结合形成由RNA诱导的沉默复合物［3］，引导Argonaute蛋白进入完全或部分互补的mRNA标靶，主要通过miRNA 5'端的7 nt的序列与靶基因的3'非翻译区(3'UTR)的miRNA调控元件相互作用，从而调控靶基因的表达［4］。也有研究发现，动物细胞中的miRNA可以与靶基因的5'非编码区相互作用，参与基因表达的控［5］。miRNA与靶基因结合后，碱基对完全互补配对时，靶基因即被降解，碱基对不完全互补配对时，靶基因的翻译即被抑制。另有研究表明，miRNA可以通过降解与翻译偶联的蛋白质、抑制翻译延长、提前终止翻译( 核糖体脱落) 以及通过抑制翻译起始等机制抑制蛋白质表达，还可以在被称为mRNA加工体或P体的细胞质独立位点上，通过螯合mRNA使其沉默［6］。一种miRNA通常能够与多个mRNA结合，一种mRNA也可以被多种miRNA调节。 2. miRNA与肿瘤的关系
miRNA参与早期胚胎发育、细胞增殖与凋亡、细胞分化、脂肪代谢等一系
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列重要的生命活动。而细胞增殖及凋亡等常在肿瘤中发生异常，因此推测miRNA的异常缺失、突变或过表达与肿瘤的形成有关。近几年的许多研究也的确表明了miRNA与肿瘤的发生密切相关。
表1 miRNA 的作用与常见肿瘤的关系
常见肿瘤 乳腺癌 宫颈癌 卵巢癌 肺癌
致癌基因(表达上调) miR21、miR155 miR21 miR21 miR155、miR17-92
簇 miR150、miR21 miR151 miR17-92
簇
抑癌基因(表达下调)
miR125、miR -206、
miR-10b
miR-143、miR-145、
miR-127 miR-15、miR-16 miR-126、let-7 家族 miR-9、miR-433、miR-451、miR-34 miR-194、miR-199a
/b-3p miR-143、miR-145
相关靶基因、靶蛋白 ERα、ErbB、PTEN、TPM1 PDCD4、BCL-6、CDK234
Bmi-1
PTEN、TPM1、Ras、Myc EGR2、RECK、GRB2、RAB34、MIF、
P53、CBX7、RBMXL1 RhoGDIA、N 型钙黏附素、PAK4 c-Myc、ERK5、E2F1、ICOSL
胃癌 肝癌 恶性淋巴瘤
2.1 miRNA与肿瘤的发生
miRNA与通过调节癌基因及抑癌基因的表达，调控细胞的分化、增殖、凋亡，从而促进或抑制肿瘤的发生，期间有着复杂的调节机制，形成调控网络，共同促进或抑制肿瘤的发生。甲基化、生物起源上的缺陷、变异、转录的异常以及基因组的丢失或扩增等均导致miRNA在人类肿瘤中的异常，许多miRNA直接表现为一种原癌基因或抑癌基因的作用，致癌与抑癌miRNA通过正向或负向调控肿瘤抑制基因、癌基因或控制细胞周期进程、分化或凋亡的基因，直接调控肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡，参与肿瘤的生成、发展甚至侵袭转移。
Calin等[8]的研究首次证明miRNA的失调在肿瘤的发生中起着非常重要的作用。miR-15和miR-16定位于染色体13q14 区段，该区段的局部丢失与慢性淋巴性白血病（CLL相关），在检测的CLL病患中，有近68%的这两种miRNA完全缺失或表达下调。另外，在前列腺癌（60%）、外套淋巴细胞瘤（50%）和多发性
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骨髓瘤（16%~40%）等肿瘤中也常有该区段的缺失[9]。Bcl-2蛋白是一种通过作用于线粒体来抑制细胞凋亡的蛋白，对于癌细胞的存活起着非常重要的作用。Cimmino等[10]证实miR-15和miR-16的表达水平均与BCL-2蛋白的表达水平负相关，并且二者都在转录后水平通过靶向作用负调节BCL-2，其对BCL-2的抑制诱导了白血病细胞的凋亡。因此，miR-15、miR-16是BCL2的天然的反式作用因子，对BCL-2过表达的肿瘤具有潜在的治疗作用。
2.2 miRNA与肿瘤干细胞( CSC)的关系
CSC具有极强的致瘤与自我更新、多向分化能力，以及高度的耐药性。miRNA通过调节蛋白及相关基因、调节信号转导通路，在肿瘤的恶性增殖、侵袭转移、复发过程中发挥重要作用。如let-7可负调控下游靶基因H-RAS而抑制CSC的自我更新; miRNA-199b-5p通过作用于Notch 信号通路而调控CSC的自我更新能力; miRNA-135a /b过表达会导致自我更新基因的活化及远期肿瘤发生; miR-302能同时抑制细胞周期蛋白E-CDK2和细胞周期蛋白D-CDK4 /6通路并加强G1期阻滞通路，导致多潜能干细胞致瘤性降低[11][12]。
2.3 miRNA 与肿瘤相关的信号转导
正常情况下调控细胞生长、分化的信号转导通路如Wnt、Notch、Hedgehog、PI3K/AKT、RAS等在肿瘤发展过程中往往会发生紊乱和异常。经研究证实，miRNA可以通过与信号蛋白直接或间接作用影响的肿瘤发生，miR-146通过特有的负反馈调节环下调IL-1受体依赖性激酶1和TNF受体相关因子6的蛋白水平控制Toll样受体和细胞因子的信号转导; miR-19的过度表达使PTEN蛋白的表达下调，而PTEN对PI3K/AKT途径有负调节作用，从而为PI3K/Akt信号通路的激活提供了一种转化机制; miR-17-5p和miR-20a能负调节c-myc转录靶点之一E2F1; miR-61经过一个正反馈环使lin-12的活性最大化并持续激活Notch信号通路;miR-34则通过与p53网络协调激活众多转录靶点来抑制异常的细胞增殖; miR-125a /miR-125b过表达可抑制Erb B2 /B3信号通路，导致细胞迁徙和侵袭力
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