Oncomirs-microRNAswitharoleincancer翻譯稿

1、OncomirsmicroRNAs with a role in cancer.摘要：MicroRNAs(miRNAs)是一類分布廣泛的小的非編碼蛋白質(zhì)的RNAs，其功能是負(fù)調(diào)控基因表達(dá)。它們調(diào)節(jié)了多種生物學(xué)信號(hào)通路，生物信息學(xué)數(shù)據(jù)顯示，每個(gè)miRNA 可以調(diào)節(jié)數(shù)百個(gè)靶基因，這也表明miRNAs 可能影響所有的信號(hào)途徑。最近的證據(jù)表明，miRNA 突變或者異位表達(dá)與多種人類癌癥相關(guān)，miRNAs 可以起到腫瘤抑制基因或者癌基因的功能。研究表明miRNAs可以抑制重要的腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)，可能在癌癥的診斷和治療中起重要作用。腫瘤是由于細(xì)胞不受控制的增殖，受到損傷的細(xì)胞不能正常死亡引起的。細(xì)胞有幾

2、種保護(hù)措施，保證在發(fā)育過(guò)程中和成體中的細(xì)胞通過(guò)一種協(xié)調(diào)的機(jī)制，進(jìn)行正常的分裂，分化，和死亡。多種調(diào)控因子通過(guò)基因表達(dá)的開關(guān)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂和分化。在腫瘤，被稱為腫瘤抑制基因和癌基因表達(dá)失調(diào)。大多數(shù)腫瘤抑制基因和癌基因都是從DNA轉(zhuǎn)錄成RNA，然后翻譯成蛋白質(zhì)，行使其生物學(xué)功能。最近的證據(jù)表明，非編碼蛋白的RNA 分子，被稱為microRNAs (miRNAs)，也可以起到腫瘤抑制基因和癌基因的作用。我們正在開始了解這種新穎的基因調(diào)節(jié)機(jī)制如何參與腫瘤相關(guān)過(guò)程。在最近發(fā)現(xiàn)的數(shù)百種miRNAs 中，僅有一小部分從線蟲、果蠅和人基因組來(lái)源的miRNAs 得到了較為清楚地研究。它們控制了細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和

3、凋亡，因此，這些miRNAs 表達(dá)的失調(diào)與腫瘤發(fā)生有關(guān)。持續(xù)對(duì)miRNA 功能的研究，可以促進(jìn)人們對(duì)腫瘤發(fā)生的具體機(jī)制的理解。在本綜述中，我們討論了“oncomirs”與癌癥相關(guān)的miRNAs-領(lǐng)域的興起,以及如何利用這些miRNAs對(duì)腫瘤進(jìn)行診斷和治療。miRNAs 是一大類基因表達(dá)調(diào)控因子miRNAs 是由約22 個(gè)核苷酸組成的非編碼的單鏈RNAs，這是一類在動(dòng)植物中新發(fā)現(xiàn)的基因表達(dá)調(diào)控因子。它們通過(guò)依賴于miRNA 和靶基因的互補(bǔ)性的兩種不同的機(jī)制反向調(diào)控靶基因的表達(dá)。當(dāng)miRNAs 和編碼蛋白質(zhì)的mRNA 幾乎完全配對(duì)時(shí)，miRNAs 誘導(dǎo)RNA介導(dǎo)（RNAi）的干擾途徑。簡(jiǎn)而言之，m

4、RNA 轉(zhuǎn)錄本在miRNA 關(guān)聯(lián)的多蛋白R(shí)NA 介導(dǎo)的沉默復(fù)合體（miRISC）中被核酸酶剪切，導(dǎo)致靶mRNA 的降解。這種miRNA 介導(dǎo)的基因沉默機(jī)制在植物中比較普遍，但在哺乳動(dòng)物中也有發(fā)現(xiàn)。然而，絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物中的miRNAs 并不導(dǎo)致靶mRNA 的降解，而是通過(guò)另外一種機(jī)制進(jìn)行基因表達(dá)調(diào)控的。這些miRNAs 通過(guò)不完全的堿基配對(duì)和mRNA 的3非翻譯區(qū)（UTRs）,在一個(gè)類似于或者可能是等同于RNA 干擾途徑中使用的RISC 復(fù)合物中，在轉(zhuǎn)錄后水平上抑制基因翻譯。與抑制翻譯一致的是，通過(guò)這種機(jī)制控制翻譯的miRNAs 僅降低其靶基因的蛋白質(zhì)表達(dá)水平，但其mRNA 水平幾乎沒(méi)有受到什

5、么影響。然而，最近的一些發(fā)現(xiàn)表明，miRNAs 與它們的靶基因只有部分互補(bǔ)的情形也會(huì)導(dǎo)致mRNA 的降解，但是目前還不清楚，翻譯抑制是否發(fā)生在mRNA 的降解之前。miRNAs 的生物合成最近才得到了比較詳細(xì)的闡明。miRNAs，通常是由RNA 聚合酶II (Pol II) 轉(zhuǎn)錄的，最初產(chǎn)物是被稱為pri-miRNA 的大的前體分子。pri-miRNAs 在細(xì)胞核內(nèi)被RNase III Drosha 和雙鏈RNA 結(jié)合蛋白Pasha 處理成約70 個(gè)核苷酸組成的pre-miRNA，這種分子為一個(gè)不完全的莖環(huán)結(jié)構(gòu)。RAN 和GTP 依賴的exportin 5 將這種前體分子輸送到細(xì)胞質(zhì)中。莖環(huán)結(jié)

6、構(gòu)隨后被另一個(gè)RNase III Dicer 處理，剪切產(chǎn)生約22 個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的miRNA：miRNA* 雙鏈。然后這種雙鏈很快被整合到miRISC 復(fù)合體中。成熟的miRNA 保留在具有功能的復(fù)合物中，對(duì)靶基因表達(dá)進(jìn)行反向調(diào)控。在二十年前研究人員最初發(fā)現(xiàn)miRNAs 時(shí)，并沒(méi)有意識(shí)到這些miRNAs 的重要性。因?yàn)椋谝粋€(gè)在線蟲中發(fā)現(xiàn)的在其生命周期中控制時(shí)序發(fā)育的miRNAs 基因lin-4 被認(rèn)為是線蟲中獨(dú)有的。然而，通過(guò)傳統(tǒng)的克隆方法和生物信息學(xué)手段發(fā)現(xiàn)在線蟲、果蠅、哺乳動(dòng)物中存在著數(shù)百個(gè)miRNAs，這引起了各領(lǐng)域科學(xué)家的重視。據(jù)估計(jì)，在人類基因組中至少存在300 個(gè)miRNAs(也

7、有可能為1000 個(gè))，約占人類基因的1-4%，這使得其成為最大的一類基因表達(dá)調(diào)控因子。大多數(shù)人類的miRNAs 位于編碼蛋白或者非編碼蛋白的mRNA 轉(zhuǎn)錄本的內(nèi)含子區(qū)域。其余的miRNAs 位于基因組的轉(zhuǎn)錄本之間，或者在mRNA 非編碼的外顯子區(qū)域，或者是mRNA3非翻譯區(qū)域。此外，也有的幾個(gè)miRNAs 聚集在一起，成為一個(gè)miRNA基因簇，如19 號(hào)染色體上的由54 個(gè)miRNAs 組成的一個(gè)基因簇。通過(guò)序列同源性可以對(duì)miRNAs 進(jìn)行分組歸類。研究發(fā)現(xiàn)，成熟miRNA 通常在5端同源性較高，但是同一個(gè)miRNA家族的成員是否調(diào)控類似的生物學(xué)過(guò)程仍需要進(jìn)一步研究。很多miRNAs 在線

8、蟲到人類的進(jìn)化過(guò)程中是保守的，這預(yù)示著這些miRNAs 在發(fā)育過(guò)程和成體中引導(dǎo)了基本的生物學(xué)過(guò)程。miRNAs 調(diào)節(jié)多個(gè)靶基因目前的挑戰(zhàn)是精確的鑒定miRNAs 所調(diào)節(jié)的靶基因。由于miRNAs 和其結(jié)合位點(diǎn)并不是完全互補(bǔ)的，可以存在短的錯(cuò)配和G-U 配對(duì)，因此，通過(guò)簡(jiǎn)單的BLAST 確定其靶基因是不可能的。但是，最近的生物信息學(xué)手段開始利用同一家族的成熟miRNAs 在5末端具有高度的同源性這一特點(diǎn)。數(shù)項(xiàng)研究表明，miRNA 的5末端對(duì)于miRNA 進(jìn)入miRISC，并在其中保持穩(wěn)定是非常重要的，而且，這一末端對(duì)于其生物學(xué)功能也相當(dāng)關(guān)鍵。因此，大多數(shù)生物信息學(xué)算法利用一個(gè)包含了成熟miRNA

9、 的2-8 位的堿基序列的“miRNA seed”來(lái)搜索所有基因的3非編碼區(qū)域的互補(bǔ)序列。這些研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)的miRNA 可以結(jié)合多達(dá)200個(gè)靶基因，而這些靶基因可以行使不同的功能，包括轉(zhuǎn)錄因子，分泌蛋白，受體，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。所以，miRNAs 可能控制著1/3 的人類基因的表達(dá)。然而，通過(guò)”miRNA seed”搜索會(huì)錯(cuò)過(guò)很多靶基因，有證據(jù)表明，在2-8 位核苷酸以外的變化也會(huì)影響miRNA 的調(diào)節(jié)功能。例如，整個(gè)成熟的let-7 miRNA 序列在線蟲和人中是保守的，說(shuō)明其3端也具有生物學(xué)功能。而且，我們實(shí)驗(yàn)室的突變研究發(fā)現(xiàn)let-7 miRNA 的5端和3端對(duì)于一個(gè)靶基因的調(diào)控都是必需的。

10、因此，已知的miRNA 的數(shù)目可能進(jìn)一步的增加，如何確定預(yù)測(cè)所得的靶基因在生物學(xué)上確實(shí)與miRNA 相關(guān)也是一個(gè)難題。研究還發(fā)現(xiàn)單個(gè)基因的3非翻譯區(qū)域具有幾個(gè)miRNAs 的結(jié)合位點(diǎn)，這表明miRNAs 調(diào)控基因表達(dá)存在著復(fù)雜的組合模式。由于miRNAs 可能調(diào)節(jié)數(shù)個(gè)信號(hào)通路，這些小RNAs 的缺失或者異常表達(dá)可能與疾病密切相關(guān)，包括腫瘤。miRNA 相關(guān)的基因和人類腫瘤研究表明miRNA 生物合成的組成部分與腫瘤發(fā)生有關(guān)。在肺癌中發(fā)現(xiàn)Dicer 的表達(dá)下調(diào)。Karube 等檢測(cè)了67 個(gè)非小細(xì)胞肺癌樣品中的DICER 和DROSHA 的RNA 表達(dá)水平。他們發(fā)現(xiàn)DICER 的表達(dá)量下降與術(shù)后

11、存活期縮短相關(guān)，這表明了Dicer 可能阻止肺組織的轉(zhuǎn)化。由于Dicer 與異染色質(zhì)的維持和中心粒沉默有關(guān)，其蛋白質(zhì)水平的降低可能直接導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定，從而引起腫瘤形成。然而，Kanellopoulou 等最近證實(shí)缺少Dicer 的鼠胚胎干細(xì)胞盡管有異染色質(zhì)不足的現(xiàn)象發(fā)生，但并不引起染色體的數(shù)目或者結(jié)構(gòu)失常，并且注射這些缺少Dicer 的胚胎干細(xì)胞到裸鼠中也不會(huì)導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。因此，Dicer 在腫瘤發(fā)生中的作用可能是非直接的，可能是通過(guò)其缺失而導(dǎo)致了具有腫瘤抑制因子效應(yīng)的miRNAs 的減少起作用的。小鼠Dicer 基因的缺失研究表明這個(gè)基因在哺乳動(dòng)物發(fā)育和干細(xì)胞正常分化、T 細(xì)胞發(fā)育、四肢

12、形成的重要性，這也預(yù)示著成熟的miRNAs 在這些過(guò)程中起作用。因此，肺癌和Dicer 的聯(lián)系表明了這個(gè)基因在肺組織分化中的作用，并且可能它可能是通過(guò)miRNAs 起作用的。圖一：miRNAs 的生物合成 microRNA (miRNA)基因通常是由RNA聚合酶II(Pol II)轉(zhuǎn)錄的，一般最初產(chǎn)物為大的具有帽子結(jié)構(gòu)(7MGpppG)和多聚腺苷酸尾巴(AAAAA)的pri-miRNA。這些pri-miRNA在RNase III Drosha和其輔助因子Pasha的作用下被處理成70 個(gè)核苷酸組成的pre-miRNA前體產(chǎn)物。RAN-GTP和exportin 5 將這種前體分子輸送到細(xì)胞質(zhì)中。

13、隨后，另一個(gè)RNase III Dicer 將其剪切產(chǎn)生約為22 個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的miRNA:miRNA*雙鏈。這種雙鏈很快被引導(dǎo)進(jìn)入(miRISC)復(fù)合體中，其中含有Argonaute蛋白，并且成熟的單鏈miRNA保留在這一復(fù)合物中。成熟的miRNA結(jié)合到與其互補(bǔ)的mRNA的位點(diǎn)通過(guò)兩種依賴于序列互補(bǔ)性的機(jī)制負(fù)調(diào)控基因表達(dá)。與靶mRNA不完全互補(bǔ)的miRNA在蛋白質(zhì)翻譯水平上抑制其表達(dá)。然而，最近也有證據(jù)表明，這些miRNA也有可能影響mRNA的穩(wěn)定性。使用這種機(jī)制的miRNA結(jié)合位點(diǎn)通常在mRNA的3端非翻譯區(qū)。如果miRNA與靶位點(diǎn)完全互補(bǔ)（或者幾乎完全互補(bǔ)），那么這些miRNA的結(jié)合往往

14、引起靶mRNA的降解。通過(guò)這種機(jī)制作用的miRNAs的結(jié)合位點(diǎn)通常都在mRNA的編碼區(qū)或開放閱讀框中。蛋白Argonaute 是短的干擾RNA（siRNA）和miRNA 介導(dǎo)的基因調(diào)節(jié)RISC 復(fù)合物的至關(guān)重要的組成部分，也與多種腫瘤有關(guān)。3 個(gè)人的Argonaute 基因AGO3(又稱真核轉(zhuǎn)錄起始因子2 亞基2(EIF2C3)，AGO1(又稱EIF2C1)和AGO4(又稱EIF2C4)，前后排列在1 號(hào)染色體(1p34-35)在wilms 腎癌中經(jīng)常缺失，還與神經(jīng)外胚層瘤有關(guān)。AGO1 在肺和腎的發(fā)育過(guò)程中高表達(dá)，在缺少Wilms 腫瘤抑制基因WT1 的腎癌中表達(dá)顯著上升。這表明，AGO1

15、在這些組織在胚胎發(fā)生的分化過(guò)程中起重要作用。另一個(gè)Argonaute 基因，HIWI，與果蠅中piwi 功能類似的基因，定位在基因組12q24.33，而這一位點(diǎn)與睪丸生殖細(xì)胞腫瘤有關(guān)。這種睪丸特異表達(dá)的基因在19 份睪丸精原細(xì)胞瘤的12 份樣品中表達(dá)上升。這些研究表明，HIWI 可能具有癌基因的活性，可能控制了生殖細(xì)胞的分裂和維持。進(jìn)一步研究這個(gè)介導(dǎo)miRNA 加工和miRNA 抑制基因表達(dá)的復(fù)合物的組成部分對(duì)于設(shè)計(jì)利用miRNAs 治療腫瘤等疾病的藥物是必不可少的。miRNAs，生長(zhǎng)、分化和疾病目前只有一小部分的miRNAs 生物學(xué)功能得到了闡明。這些miRNAs 調(diào)節(jié)了腫瘤有關(guān)的過(guò)程如細(xì)胞

16、生長(zhǎng)，組織分化，所以，它們可能起到oncomirs 的功能。例如，由lin-4 和let-7編碼的miRNAs 在線蟲中控制了細(xì)胞分化和增殖的時(shí)序。這些miRNA 基因的突變導(dǎo)致了細(xì)胞周期和末端分化的異常，這也是腫瘤細(xì)胞的特性。有趣的是，哺乳動(dòng)物lin-4 和let-7 的同源基因也被發(fā)現(xiàn)在人細(xì)胞系中控制細(xì)胞增殖，并與多種癌癥有關(guān)。果蠅中由bantam 編碼的miRNA 通過(guò)刺激細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡來(lái)誘導(dǎo)組織生長(zhǎng)，這與bona fide 癌基因的特性一致。然而，在人類中，沒(méi)有bantam 的近似的同源基因。另一個(gè)果蠅的miRNA，miR-14，強(qiáng)烈抑制細(xì)胞凋亡，也具有癌基因的重要特點(diǎn)。此外，

17、miR-14看起來(lái)還具有不相關(guān)的調(diào)節(jié)脂肪代謝和嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)的功能。研究發(fā)現(xiàn)其他miRNAs 在發(fā)育和誘導(dǎo)細(xì)胞分化發(fā)揮基礎(chǔ)作用。其中包括，miR-273 和lys-6 編碼的miRNA，參與了線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程；miR-430 參與了斑馬魚的大腦發(fā)育；miR-181 控制哺乳動(dòng)物血細(xì)胞分化為B 細(xì)胞；miR-375 調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物胰島細(xì)胞發(fā)育和胰島素分泌；miR-143 在脂肪細(xì)胞分化起作用；miR-196 參與了哺乳動(dòng)物四肢形成，miR-1 基因與心臟發(fā)育有關(guān)。對(duì)于新的miRNA基因的分析，可能揭示其他參與器官形成、胚胎發(fā)育和生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)因子，促進(jìn)對(duì)癌癥等人類疾病機(jī)制的研究。<與癌癥有關(guān)的m

18、iRNAmiRNA 表達(dá)與多種癌癥相關(guān)，并且這些基因可能起到腫瘤抑制基因或是癌基因作用。最近的研究發(fā)現(xiàn)，大約50%的得到注解的miRNAs 在基因組上定位于與腫瘤相關(guān)的脆性位點(diǎn)（fragile site）。這說(shuō)明miRNAs 在腫瘤發(fā)生過(guò)程中起了至關(guān)重要的作用。例如，mir-125b-1，線蟲lin-4 的同源基因，在染色體的11q24 脆性位點(diǎn)，在很多乳腺癌、肺癌、卵巢癌、子宮癌病人中有缺失。Sonoki 等報(bào)道這一基因也和白血病相關(guān)，有一例前體B 細(xì)胞急性淋巴型白血病人在免疫球蛋白重鏈位點(diǎn)有這一基因的插入突變。盡管研究人員未能測(cè)定這一基因表達(dá)的改變，但是這一研究支持了這一基因的oncomi

19、r 功能假設(shè)。Calin 等人首先發(fā)現(xiàn)miRNAs 可以起到腫瘤抑制基因作用。他們研究發(fā)現(xiàn)，患有一種成年型B 細(xì)胞慢性淋巴型白血?。–LL）病人常有mir-15a 和mir-16-1 基因簇的缺失或是表達(dá)下調(diào)。65%的CLL 病人，50%的套細(xì)胞淋巴瘤病人，16-40%的骨髓瘤病人、60-%的前列腺癌病人中有13q14 位點(diǎn)的缺失。因此，在這個(gè)30Kb 的區(qū)域中必定有一個(gè)腫瘤抑制基因的存在。有趣的是，mir-15a 和mir-16-1 位于一個(gè)功能未知的被稱為L(zhǎng)EU2 的非編碼蛋白的RNA 基因的內(nèi)含子區(qū)域。臨床研究早就發(fā)現(xiàn)，13q14 位點(diǎn)缺失的CLL 病人預(yù)后要好于染色體異?；蚴?1q23

20、 或是17p13 位點(diǎn)缺失的病人。這可能是由于mir-15a 和mir-16-1 的同源基因（mir-15b 和mir-16-2）存在于3 號(hào)染色體上。而這兩個(gè)基因在CLL 病人有低水平的表達(dá)，因此，13q14 位點(diǎn)的缺失并沒(méi)有造成這一家族的miRNA 的完全消除Climmino 等最近報(bào)道，miR-15a 和miR-16-1 負(fù)調(diào)控BCL2，這是一個(gè)抗凋亡基因，在多種腫瘤中過(guò)量表達(dá)，包括白血病和淋巴瘤。因此，這兩個(gè)miRNAs 的缺失或下調(diào)，導(dǎo)致了BCL2 表達(dá)的升高，促進(jìn)了白血病和淋巴瘤的發(fā)生。研究還發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)CLL 病人存在miR-16-1 前體的下游7 個(gè)堿基中有一個(gè)C 突變?yōu)門，這種

21、突變導(dǎo)致miR-16-1 表達(dá)水平下降，這進(jìn)一步證明了其腫瘤抑制基因的作用。盡管對(duì)于miR-15a 和miR-16-1 生物學(xué)功能的進(jìn)一步研究還未完成，證據(jù)顯示，miR-16-1 表達(dá)水平的下降多發(fā)現(xiàn)在各種白血病中，而在其他組織來(lái)源的腫瘤中并不多見(jiàn)。這說(shuō)明這個(gè)miRNA 在免疫系統(tǒng)和B 細(xì)胞分化中的作用。圖二：MicroRNAs 可以起到腫瘤抑制基因和癌基因的作用 在正常組織中，miRNA 正常轉(zhuǎn)錄，加工，結(jié)合到靶mRNA 的互補(bǔ)位點(diǎn)，通過(guò)抑制蛋白翻譯或是改變mRNA 的穩(wěn)定性來(lái)抑制基因表達(dá)。最終的結(jié)果是，細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化和死亡保持在一個(gè)正常的水平。一個(gè)起腫瘤抑制基因作用的miRNA 表達(dá)

22、下降或者缺失，導(dǎo)致腫瘤形成。成熟miRNA水平下降可能是由于miRNA 生物合成的任何步驟的缺陷造成的，而這最終將導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)膍iRNA 的靶蛋白的表達(dá)。最后的結(jié)果可能導(dǎo)致過(guò)度增殖、侵入、凋亡的減少、不能正常分化或者去分化，引起腫瘤的形成。具有癌基因功能的miRNA 的過(guò)表達(dá)也將導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。在這種情形下，在異常組織或是不適當(dāng)?shù)陌l(fā)育階段這些miRNA 的表達(dá)增加，可能導(dǎo)致其靶基因（抑癌基因）的表達(dá)下降，引起腫瘤形成。miRNA 的表達(dá)增加，可能是由于miRNA 基因的擴(kuò)增，持續(xù)性的啟動(dòng)子活性，miRNA 加工的效率增高，或是miRNA 的穩(wěn)定性提高。 其他的研究也表明，miRNAs 的表達(dá)下調(diào)

23、和腫瘤發(fā)生有密切關(guān)系。例如，mir-143 和mir-145 在結(jié)腸癌中明顯下調(diào)。有趣的是，其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的前體分子在腫瘤和正常組織中含量相似，這表明，可能是由于其加工過(guò)程受到破壞。但是，mir-143 和mir-145 的腫瘤抑制基因功能可能不僅僅局限于結(jié)腸癌，在乳腺癌、前列腺癌、子宮癌、淋巴癌等細(xì)胞系中其表達(dá)量也明顯下調(diào)。另一個(gè)報(bào)道表明，miR-21 在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中表達(dá)增加。這個(gè)基因在腫瘤組織中表達(dá)量比正常組織高5-100 倍。反義核酸的研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)miRNA 通過(guò)抑制凋亡而并非影響細(xì)胞增殖控制細(xì)胞生長(zhǎng)，這預(yù)示著這個(gè)miRNA 具有癌基因的功能。一項(xiàng)獨(dú)立研究，利用芯片來(lái)檢測(cè)腫瘤和正常組織的2

24、45 個(gè)miRNAs 的表達(dá)水平，也發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中miR-21 表達(dá)升高。但是，由于mir-21 不是一個(gè)大腦特異性的基因，在乳腺癌樣品中表達(dá)也有增加，這個(gè)基因可能在腫瘤發(fā)生中起到廣泛的作用。需要多項(xiàng)研究來(lái)證明這些miRNAs對(duì)于腫瘤發(fā)生時(shí)具有直接的作用還是僅僅在腫瘤中受到了異常的調(diào)節(jié)。let-7 家族負(fù)調(diào)控Ras由let-7 家族編碼的miRNAs 是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的可以調(diào)節(jié)癌基因Ras 基因表達(dá)的oncomirs。Ras 蛋白是一個(gè)膜相關(guān)的GTPase信號(hào)蛋白，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化。大約有15-30%的人類腫瘤都含有Ras 突變，而激活的突變導(dǎo)致這個(gè)蛋白表達(dá)上升可以引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化。因此，一個(gè)

25、能夠調(diào)節(jié)這些潛在的癌基因表達(dá)的miRNA，可以控制細(xì)胞的增殖速度。在人類基因組中存在12 個(gè)由let-7 同源基因家族編碼的miRNAs，可能起到抑癌基因的作用。研究還發(fā)現(xiàn)其與肺癌、乳腺癌、子宮癌等有關(guān)的脆性位點(diǎn)有聯(lián)系。更直接的證據(jù)是，Takamizawa等發(fā)現(xiàn)人的肺癌中的let-7 同源物的表達(dá)顯著減少，并且這導(dǎo)致更差的預(yù)后。這些研究進(jìn)一步說(shuō)明let-7 可以用于診斷，因?yàn)榉切〖?xì)胞肺癌病人的let-7 表達(dá)水平越低，其預(yù)后越差，術(shù)后生存期越短。體外組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，在人的肺癌細(xì)胞中瞬時(shí)的增加let-7 可以抑制細(xì)胞的增殖，這也說(shuō)明let-7 在肺組織中可能是一個(gè)抑癌基因。因此，可以考慮使用l

26、et-7 來(lái)治療肺癌。線蟲實(shí)驗(yàn)為研究let-7 家族如何控制細(xì)胞的增殖提供了線索。特定的let-7 家族成員與Ras 具有遺傳學(xué)上的相互作用，并且其表達(dá)是此消彼長(zhǎng)的。此外，Ras 的3非翻譯區(qū)域具有多個(gè)let-7 家族的互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)。我們也證明了在人類細(xì)胞中l(wèi)et-7 負(fù)調(diào)控Ras。在人的腫瘤細(xì)胞中過(guò)表達(dá)let-7 導(dǎo)致Ras 表達(dá)下降。而減少let-7 的表達(dá)，會(huì)導(dǎo)致Ras 蛋白明顯增加。我們還發(fā)現(xiàn)let-7 通過(guò)3非翻譯區(qū)域直接抑制了Ras 表達(dá)。含有Ras3UTR 報(bào)告基因載體在翻譯水平上受到了let-7 的抑制，而let-7 的抑制劑可以逆轉(zhuǎn)這一作用。而且，對(duì)比人類肺癌和癌旁正常組織的

27、let-7 和Ras 表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)是相反的：let-7 同源基因在腫瘤中表達(dá)下降，而Ras 表達(dá)增加。綜上以上情況，這些研究表明，let-7 對(duì)于Ras 激活的肺癌可能是一個(gè)有前途治療藥物。并且，let-7 的表達(dá)下降可能是肺癌特有的。對(duì)于21 個(gè)不同腫瘤病人分析表明，12 個(gè)肺癌病人的肺癌樣品中的let-7 表達(dá)均顯著降低，而在其他腫瘤病人中只有零星的降低。此外，167 個(gè)miRNAs 的表達(dá)譜芯片研究表明，肺癌中的大多數(shù)miRNAs 基因表達(dá)并沒(méi)有發(fā)生改變。與MYC 癌基因有關(guān)的miRNAsMYC 癌基因，編碼一個(gè)基本的轉(zhuǎn)錄因子，在人的腫瘤樣品中常常有突變或者表達(dá)增加，并且這一基因

28、也被證明是一個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要調(diào)節(jié)因子，因?yàn)槠淠軌蛘T導(dǎo)細(xì)胞增殖和凋亡。有趣的是，miRNAs 和MYC 的表達(dá)增加有著緊密聯(lián)系，并且這會(huì)導(dǎo)致B 細(xì)胞的惡性增殖。例如，當(dāng)MYC 異位到mir-142 位點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致一種侵入性的B 細(xì)胞白血病。這種異位導(dǎo)致MYC位于miRNA 的發(fā)夾結(jié)構(gòu)的下游，其轉(zhuǎn)錄受到miRNA 啟動(dòng)子的控制。當(dāng)MYC 異位到這一位點(diǎn)后，使得miRNA 前體分子下游的20 個(gè)核苷酸保守區(qū)域的丟失，破壞了miRNA 的加工，導(dǎo)致MYC 表達(dá)上調(diào)，并引起B(yǎng) 細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。另一個(gè)miRNA，miR-155，也和MYC 在B 細(xì)胞中的高表達(dá)有關(guān)。這個(gè)miRNA 是由BIC 基因的241-262

29、 核苷酸編碼的。這個(gè)基因最初發(fā)現(xiàn)是禽類白血病病毒的整合位點(diǎn)，而后發(fā)現(xiàn)在B 細(xì)胞淋巴瘤中過(guò)表達(dá)。數(shù)年間，研究人員感到困惑，這種非蛋白編碼的在禽類、小鼠和人的基因組中并不保守的RNA 是如何促進(jìn)淋巴瘤形成和MYC 表達(dá)的。Metzler 等人發(fā)現(xiàn)，在BIC 上具有一段138 個(gè)核苷酸的保守序列，編碼了mir-155 的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。該研究組還發(fā)現(xiàn)在兒科Burkitt 淋巴瘤中，表達(dá)量上升了100 倍，此外的研究也發(fā)現(xiàn)，Hodgkin 淋巴瘤等腫瘤中miR-115 水平也有提高。因此，mir-115 可以作為一個(gè)癌基因和MYC 協(xié)同作用，而其正常功能是在B 細(xì)胞的選擇中起作用，其可能的靶基因是那些對(duì)抗M

30、YC 信號(hào)通路的基因。在乳腺癌中也有報(bào)道m(xù)iR-155 上調(diào)，這預(yù)示著這個(gè)基因在血液系統(tǒng)外也有功能。而且，mir-115/BIC 基因的結(jié)構(gòu)類似于mir-15a 和mir-16-1 基因，這是由非編碼蛋白的LEU2 基因的內(nèi)含子部分編碼的，另外，C13orf25 的情形也是類似的，其上含有mir-17-92 基因簇。不過(guò)一個(gè)非編碼蛋白的包含miRNAs 的轉(zhuǎn)錄本和腫瘤發(fā)生之間的關(guān)系還不是很清楚。He 和ODonnell 等人最近發(fā)表的兩篇論文更直接的描述了miRNAs、MYC 和癌癥之間的關(guān)系。在散布的B 細(xì)胞淋巴瘤、濾泡型淋巴瘤、套細(xì)胞淋巴瘤等腫瘤中常常13q31 位點(diǎn)的擴(kuò)增。而在這一擴(kuò)增區(qū)

31、域的唯一的基因就是一個(gè)非編碼蛋白的RNA，C13orf25，這個(gè)轉(zhuǎn)錄本編碼了mir-17-92 基因簇，其中包含了7 個(gè)miRNAs：miR-17-5p，miR-17-3p，miR-18a，miR-19a，miR-20a，miR-19b-1，and miR-92-1。He 和他同事分析了具有13q31 擴(kuò)增的細(xì)胞系的191 個(gè)miRNAs，發(fā)現(xiàn)其中有6 個(gè)miRNA 的表達(dá)增加，其中5 個(gè)屬于mir-17-92基因簇。此研究組還發(fā)現(xiàn)，在65%的B 細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞樣品mir-17-92 的前體分子表達(dá)增加。他們由此推斷，這個(gè)基因簇的過(guò)表達(dá)與腫瘤形成有關(guān)。為直接檢驗(yàn)這一假設(shè)，研究人員利用一個(gè)逆轉(zhuǎn)錄

32、病毒系統(tǒng)在帶有Myc 轉(zhuǎn)基因的小鼠血細(xì)胞(HSCs)表達(dá)mir-17-19-b1(mir-17-92 基因簇的一部分)基因簇。野生型小鼠接受了一個(gè)亞致死劑量的射線照射，去除所有的骨髓細(xì)胞，然后移植那些逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染的HSCs。移植了帶有mir-17-19-b1 基因簇和Myc 的HSCs 的小鼠更快的發(fā)育成惡性淋巴瘤（約51 天），而移植了僅含有Myc 的HSCs 的小鼠需要3-6 個(gè)月。并且，過(guò)表達(dá)Myc 和其他單個(gè)的96無(wú)關(guān)的miRNAs 或者單個(gè)的mir-17-19-b1 基因簇成員并不能加速腫瘤發(fā)生。過(guò)量表達(dá)Myc和mir-17-19-b1 基因簇miRNAs 的淋巴癌與僅有Myc 過(guò)

33、量表達(dá)腫瘤相比較，具有更強(qiáng)的增殖能力，更低的細(xì)胞死亡率。這些實(shí)驗(yàn)證實(shí)，mir-17-19-b1 中的miRNAs 可以協(xié)同地行使癌基因的功能，可能是由于其靶基因是在MYC 過(guò)表達(dá)條件下激活的凋亡因子。當(dāng)?shù)蛲鐾緩奖蝗コ?，MYC 可以誘導(dǎo)細(xì)胞不受控制地增殖，這導(dǎo)致了腫瘤發(fā)生。mir-17-92 基因簇的癌基因的功能也在其他腫瘤病例中得到證實(shí)，miR-19a 和miR-92-1 的表達(dá)水平在B 細(xì)胞CLL 病人的腫瘤細(xì)胞中上調(diào)，mir-17-92 基因簇中的miRNAs 在肺癌中過(guò)表達(dá)，C13orf25 在腺泡狀橫紋肌肉瘤和脂肪肉瘤也有擴(kuò)增。ODonnell 等人單獨(dú)證明了mir-17-92 基因簇

34、是一組可能的腫瘤相關(guān)的基因。他們利用含有235 個(gè)人類、小鼠、大鼠的miRNAs 芯片篩選在過(guò)表達(dá)MYC 的人的B 細(xì)胞系P493-6中表達(dá)發(fā)生變化的miRNA。他們發(fā)現(xiàn)MYC 誘導(dǎo)了mir-17-92 的表達(dá)，染色體免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)表明，MYC 結(jié)合于C13orf25 第一個(gè)內(nèi)含子區(qū)域，這說(shuō)明MYC 直接調(diào)節(jié)了mir-17-92pri-miRNA 的轉(zhuǎn)錄。下一步需要鑒定受MYC 調(diào)節(jié)的這個(gè)基因簇的靶基因。以前的生物信息學(xué)研究表明，轉(zhuǎn)錄因子E2F1 是這個(gè)miRNA 基因簇中兩個(gè)miRNAs（miR-17-5p 和miR-20a）的靶基因。E2F1 通過(guò)調(diào)節(jié)DNA 復(fù)制、細(xì)胞分裂、凋亡相關(guān)的基因

35、控制了細(xì)胞從G1 期到S期的轉(zhuǎn)換。有趣的是，E2F1 可以正反饋調(diào)節(jié)MYC。ODonnell 等人還發(fā)現(xiàn)，在一株子宮癌細(xì)胞株中抑制mir-17-5p 和mir-20a 可以顯著的提高E2F1 的表達(dá)，并且這一過(guò)程并不影響mRNA的含量，這是miRNA 介導(dǎo)的基因抑制的特點(diǎn)。相對(duì)野生型的E2F1 3UTR 報(bào)告基因載體而言，對(duì)于E2F1 3UTR 的miR-17-5p 和miR-20a 互補(bǔ)位點(diǎn)的突變可以導(dǎo)致報(bào)告基因的活性增加。綜合起來(lái)考慮，這些研究說(shuō)明MYC 可以誘導(dǎo)E2F1 和mir-17-92 的轉(zhuǎn)錄。而這些miRNAs 可以抑制E2F1 的翻譯。因此，MYC 對(duì)于細(xì)胞生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)是通過(guò)mi

36、r-17-92 基因簇嚴(yán)格控制的。在MYC 存在的情況下，mir-17-92 基因簇中的miRNAs 限制了E2F1 的活性，通過(guò)阻斷MYC 和E2F1 的正反饋循環(huán)削弱了MYC 對(duì)于細(xì)胞增殖的影響。在這一模型中，mir-17-92 基因簇所起的作用是抑癌基因的作用，這與上面討論的He 等人的發(fā)現(xiàn)是相反的。與這一模型一致的是，ODonnell 和同事還發(fā)現(xiàn)，在肝癌中也有編碼mir-17-92 的13q31 位點(diǎn)的丟失。然而，盡管E2F1 可以促進(jìn)細(xì)胞增殖，但是當(dāng)E2F1 的表達(dá)水平超過(guò)一閾值，它也可以引起凋亡。在此情況下，miRNAs 對(duì)于E2F1 的負(fù)調(diào)控可能是通過(guò)阻斷E2F1 的誘導(dǎo)凋亡活

37、性，促進(jìn)MYC 介導(dǎo)的細(xì)胞增殖，支持了He 等提出的模型。mir-17-92 基因簇的抑癌基因和癌基因的多重特點(diǎn)表明了腫瘤發(fā)生的復(fù)雜性和miRNAs調(diào)控基因表達(dá)的復(fù)雜性。這些結(jié)果也反映出單個(gè)的miRNA可以控制許多不相關(guān)的靶基因，導(dǎo)致其可以控制細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化之類相反細(xì)胞活動(dòng)。mir-17-92 基因簇起抑癌基因和癌基因的作用可能依賴于表達(dá)這些基因的細(xì)胞類型和組織，還與受到調(diào)控的特定靶基因有關(guān)。未來(lái)的研究可能發(fā)現(xiàn)，miRNAs調(diào)控多個(gè)腫瘤相關(guān)基因如BCL2，Ras和E2F1。實(shí)際上，F(xiàn)elli等人最近發(fā)現(xiàn)，miR-221 和miR-222 通過(guò)下調(diào)KIT癌基因來(lái)調(diào)節(jié)CD34+ HPCs生成紅

38、細(xì)胞并且抑制TF-1 細(xì)胞系的生長(zhǎng)。He等人在原發(fā)性甲狀腺癌中發(fā)現(xiàn)KIT轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物和蛋白水平的減少，miR-221，miR-222，和miR-146 的表達(dá)增加，這也暗示著在這些環(huán)境中，這些miRNAs具有癌基因的作用。在10 個(gè)原發(fā)性甲狀腺癌病人中有5 個(gè)在KIT與miR-221、miR-222 和miR-146 互補(bǔ)的位點(diǎn)有點(diǎn)突變，這導(dǎo)致了miRNAs與靶基因的相互作用的改變。對(duì)于這些miRNAs如何通過(guò)下調(diào)KIT癌基因促進(jìn)腫瘤發(fā)生需要作進(jìn)一步的研究。因此，miRNAs可能用作多種腫瘤治療的藥物靶點(diǎn)。miRNA 表達(dá)譜可能幫助腫瘤診斷Northern-blot 和芯片可以用來(lái)確定組織特異性的miRNAs 表達(dá)。在特定的器官中觀察到的獨(dú)特的miRNA 表達(dá)譜證明了發(fā)育過(guò)程中miRNAs 在干細(xì)胞的維持和引導(dǎo)細(xì)胞分化中的重要作用。研究人員現(xiàn)在開始使用miRNA 表達(dá)特征來(lái)對(duì)腫瘤進(jìn)行分類，并且確定那些可以用來(lái)估計(jì)預(yù)后的miRNA 標(biāo)記。Lu 等人研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)較少的miRNAs（約200 個(gè)）表達(dá)譜就可以對(duì)人類癌癥進(jìn)行分類。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于微珠的流式細(xì)胞技術(shù)的新方法來(lái)研究正常和癌癥的miRNAs 的表達(dá)。多種組織來(lái)源的腫瘤通過(guò)miRNA 表達(dá)譜進(jìn)行歸類，最終發(fā)現(xiàn)這些結(jié)果與腫瘤組織的胚胎來(lái)源一致。例如，內(nèi)皮起源的如直腸、肝、胰腺、胃癌被分成一類