miRNA研究背景
1993年，miRNA领域的开拓者Ambros教授在线虫中发现了第一个microRNA，lin-4 (Lee, R., Feinbaum, R., and Ambros, V. (1993). The heterochronic gene lin-4 of C. elegansencodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell, 75, 843-854)。2001年Ambros实验室与Bartel和Tuschl实验室在《Science》杂志上同时发表了miRNA论文，发现了一系列miRNA (Lee, R. C. and Ambros, V. (2001) An extensive class of small RNAs in Caenorhabditis elegans. Science 294, 862-86)，从此miRNA研究在全球如火如荼地开展起来。
微小RNA（microRNA，简称miRNA）是一类重要的内源性小的非编码RNA分子，大约由17-25个核苷酸组成，在功能上保守。miRNA通常靶向多个mRNA，通过抑制翻译或降解靶标mRNA而调节基因的表达。成熟的miRNA是由较长的初级转录物（pri-miRNA）经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体（RISC），通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。在不同的细胞和组织类型中发现miRNA表达，miRNA参与了细胞增殖、分化、凋亡、组织器官形成等多个生理过程， miRNA呈现异常表达，常常导致疾病的发生，当前，基于miRNA的诊断、治疗研究正在进行中，有一个基于miR-122的药物进入I期临床。2012年8月1日，Sanger microRNA序列数据库(miRBase)升级至19.0版。
图1 miRNA相关研究每年文章发表统计表
1、miRNA的定义
内源性的非编码小RNA分子，大约由17～25个核苷酸组成；
由特定发卡结构的前体加工而成；
与相关蛋白形成沉默诱导复合物RISC调控其他基因的表达；
通常靶向多个mRNA，通过抑制翻译或降解靶标mRNA而调节基因的表达。
2、miRNA特征
高度保守性；
哺乳动物的miRNA靶位点大多位于mRNA的3'UTR；
其前体通常由RNA聚合酶II (Pol II)转录生成；
miRNA的种子区域(seed region，一般为成熟miRNA的2到8位碱基)与mRNA的3'UTR严格配对；
miRNA前体具有一定的二级结构；
miRNA在组织分化发育过程中，都具有明显的时空表达特异性；
在肿瘤与其他疾病中有特征性的表达方式，可作为诊断标记物。
3、miRNA命名原则
确定命名规则之前发现的miRNA，则保留原来名字，如let-7。
miRNA成熟体简写成miR，再根据其物种名称，及被发现的先后顺序加上阿拉伯数字，如hsa-miR-122；
高度同源的miRNA在数字后加上英文小写字母(a,b,c,…)，如hsa-miR-34a，hsa-miR-34b，hsa-miR-34c等；
由不同染色体上的DNA序列转录加工而成的具有相同成熟体序列的miRNA，则在后面加上阿拉伯数字以示区分，如hsa-miR-199a-1和hsa-miR-199a-2；
通常一个miRNA前体长度大约为70～80nt，很可能两个臂分别产生miRNA。如hsa-miR-26b-5p和hsa-miR-26b-3p，分别表明从hsa-mir-26b前体的5'端臂和3'端臂加工而来的。
4、miRNA作用机制
a) miRNA基因在Pol Ⅱ酶作用下转录成长度约为300～1000碱基的初级转录产物pri-miRNA；pri-miRNA在核内由RNase Ⅲ Drosha酶处理后成为大约70碱基的带有茎环结构的miRNA precursor (pre-miRNA)；
b) pre-miRNA在转运蛋白Exportin-5 的作用下由核内转到胞质中；
c) RNaseⅢ Dicer 进一步切割pre-miRNA产生成熟的长度约为17～25nt的miRNA；
成熟的miRNA与其他蛋白质一起组成 RISC (RNA-induced silencing complex) 复合体，从而引起靶 mRNA 的降解或者翻译抑制。
图2 miRNA的生成与作用通路
miRNA与siRNA的区别
| miRNA | siRNA | |
| 存在形式 | miRNA基因存在与多种物种的基因组中； | 无特定的siRNA基因； |
| 成熟的miRNA为单链 | siRNA为双链，在3端有两个碱基悬垂 | |
| 成熟过程 | 在核内转录，在胞质加工成熟； | 外源导入或者在shRNA在核内转录，并在胞质加工成熟； |
| 核内加工过程有Drosha类蛋白的参与 | 无Drosha类蛋白参与加工 | |
| 存在初级前体pri-miRNA及前体pre-miRNA | 无前体形式存在 | |
| 功能 | 形成miRISC沉默复合体； | 形成siRISC沉默复合体； |
| 与靶mRNA不完全互补； | 与靶mRNA完全互补，单碱基的突变会影响干扰效果； | |
| 抑制mRNA翻译或者促进mRNA降解，该过程可能有P-body这样的特殊结构参与； | 降解靶mRNA，尚未发现其他特定结构体的参与； | |
| 微调蛋白的表达； | 近完全抑制蛋白的表达； | |
| 预测30%的基因受miRNA调节，单miRNA调控多个靶基因，多个miRNA调控单个靶基因 | 每一个mRNA均可设计出siRNA，除非靶位点在同源基因的保守区，否则特异性强。 |
编辑: gaowei2010
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