microRNA與sirt1的關(guān)系

1、精選ppt,1,肌肉組織中的microRNA與Sirt1的關(guān)系,精選ppt,2,目錄,1.microRNA簡(jiǎn)介,2.肌肉組織中microRNA的表達(dá)狀況,3. microRNA與Sirt1的相互關(guān)系,4.可能的研究思路,精選ppt,3,一、 microRNA簡(jiǎn)介,1、microRNA的功能 microRNA 是一類(lèi)非編碼的、長(zhǎng)度的約22 個(gè)核苷酸RNA 分子，是基因表達(dá)的重要調(diào)控因子。miRNA廣泛存在于各種生物體中，它們通常在進(jìn)化上是保守的，而有一些miRNA特定存在于某種生物體或其某種組織。miRNA 在細(xì)胞增殖、分化、凋亡和腫瘤發(fā)生等基本生物過(guò)程中起作用。 它的堿基數(shù)量占了人類(lèi)全部基因組

2、的約1-3%，它參與了占總數(shù)約60%的基因編碼活動(dòng)，其重要性不言而喻。,精選ppt,4,2.microRNA的來(lái)源與命名 大部分miRNA作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄本被轉(zhuǎn)錄，但大約有1/3 嵌在蛋白編碼基因的內(nèi)含子中，稱(chēng)為內(nèi)含子型miRNA 。一些內(nèi)含子miRNA 基因的位置在不同的物種中是高度保守的。miRNA 不僅在基因位置上保守, 序列上也呈現(xiàn)出高度的同源性。miRNA 高度的保守性與其功能的重要性有著密切的關(guān)系。miRNA 與其靶基因的進(jìn)化有著密切的聯(lián)系, 研究其進(jìn)化歷史有助于進(jìn)一步了解其作用機(jī)制和功能。MicroRNA存在多種形式，最原始的是pri-miRNA，長(zhǎng)度大約為3001000個(gè)堿基；p

3、ri-miRNA經(jīng)過(guò)一次加工后，成為pre-miRNA即microRNA前體，長(zhǎng)度大約為7090個(gè)堿基；pre-miRNA再經(jīng)過(guò)Dicer酶酶切后，成為長(zhǎng)約2024nt的成熟miRNA miRBase序列數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)miRNA信息最主要的公共數(shù)據(jù)庫(kù)之一，提供公布的miRNA(microRNA)序列及注釋信息。目前miRBase(Release 18.0)記錄了18226個(gè)miRNA(microRNA)。,精選ppt,5,miRNA命名規(guī)范 miRNA(microRNA)成熟體命名規(guī)則(以動(dòng)物miRNA為例) 確定命名規(guī)則之前發(fā)現(xiàn)的miRNA(microRNA)，則保留原來(lái)名字，如hsa-let

4、-7。 miRNA(microRNA)成熟體簡(jiǎn)寫(xiě)成miR，再根據(jù)其物種名稱(chēng)及被發(fā)現(xiàn)的先后順序加上阿拉伯?dāng)?shù)字，如hsa-miR-122； 高度同源的miRNA(microRNA)在數(shù)字后機(jī)上英文小寫(xiě)字母(a,b,c,)，如hsa-miR-34a，hsa-miR-34b，hsa-miR-34c等； 由不同染色體上的DNA序列轉(zhuǎn)錄加工而成的具有相同成熟體序列的 miRNA(microRNA)，則在后面加上阿拉伯?dāng)?shù)字以示區(qū)分，如hsa-miR-199a-1和hsa-miR-199a-2； 通常一個(gè)miRNA(microRNA)前體長(zhǎng)度大約為7080nt，很可能兩個(gè)臂分別產(chǎn)生miRNA(microRNA

5、)。如hsa-miR-26b-5p和hsa-miR-26b-3p，分別表明從hsa-mir-26b前體的5端臂和3端臂加工而來(lái)的。,精選ppt,3.miRNA的表達(dá)調(diào)控 miRNAs 通過(guò)與靶mRNA 3-UTRs 序列特異性互補(bǔ)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，導(dǎo)致翻譯抑制或使mRNA 失去穩(wěn)定性。對(duì)靶mRNA 結(jié)合特異性互補(bǔ)的主要決定因素是由miRNA 5末端Watson-Crick 2-8 個(gè)堿基配對(duì)核苷酸決定，稱(chēng)為“種子序列”一般不完全互補(bǔ)導(dǎo)致翻譯抑制；而完全或近完全互補(bǔ)導(dǎo)致mRNA直接切割，microRNA 與其靶基因的互補(bǔ)程度決定其作用模式: microRNA 與靶mRNA 完全互補(bǔ)結(jié)合，切割靶mR

6、NA。 micro RNA與靶mRNA不完全互補(bǔ)結(jié)合，抑制靶蛋白翻譯而不影響mRNA 穩(wěn)定性。同時(shí)具有以上兩種作用模式。 目前的發(fā)現(xiàn)證明miRNAs 介導(dǎo)的調(diào)節(jié)是多功能性的，一個(gè)miRNA 有數(shù)以百計(jì)的靶基因，同時(shí)一個(gè)mRNA 也能作為許多miRNAs 的靶基因，由此可見(jiàn)miRNAs 調(diào)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和靈活性。,精選ppt,7,二、miRNA在肌肉中的功能與作用,1.miRNA具有組織特異性,miRNAs在物種進(jìn)化中相當(dāng)保守，在植物、動(dòng)物和真菌中發(fā)現(xiàn)的miRNAs只在特定的組織和發(fā)育階段表達(dá)，miRNA具有組織特異性和時(shí)序性，決定組織和細(xì)胞的功能特異性,精選ppt,8,2.肌肉特異性miRNA

7、（myomiRNAs） 正是因?yàn)橐恍﹎iRNA 在橫紋肌中高表達(dá)，所以把這一類(lèi)miRNA 命名為肌肉特異性miRNA（myomiRNAs），包括miR-1、miR-133a、miR -133b、miR -206、miR-208、miR-208b、miR-486 和miR-499 等。,精選ppt,9,肌肉特異性miRNA 并不是簡(jiǎn)單的排列，而是有組織地在同一條染色體上形成雙順?lè)醋哟匾煌D(zhuǎn)錄，如miR-1-1/133a-2、miR-1-2/133a-1 和miR-206/ 133b。肌肉特異性miRNA 的調(diào)節(jié)受到肌原性調(diào)節(jié)因子（MRFs）家族的調(diào)控，MRFs 包括肌分化因子（MyoD）、肌細(xì)胞

8、生成素、MRF4 和Myf5。同樣肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2（MEF2）、血清反應(yīng)因子（SRF）和心肌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子-A（MRTF-A）也可以調(diào)控肌肉特異性miRNA 的調(diào)節(jié)。近些年的研究表明，miRNA 通過(guò)調(diào)節(jié)一些關(guān)鍵基因從而控制肌細(xì)胞的生成，成為新一類(lèi)調(diào)控肌肉發(fā)育的關(guān)鍵因子。 比如，miR-1 和miR-133 主要是通過(guò)調(diào)節(jié)SRF 和MEF2 的活性來(lái)調(diào)控肌肉的生長(zhǎng)和分化。在骨骼肌細(xì)胞中，增殖過(guò)程和分化過(guò)程是相互對(duì)抗的。 miR-1 通過(guò)抑制MEF2 的抑制物組蛋白脫乙酰酶4（HDAC4），從而加強(qiáng)MEF2 的活性，最后刺激肌細(xì)胞分化。而miR-133 和miR-1 的作用剛好相反，主要是促進(jìn)成肌

9、細(xì)胞增殖。目前認(rèn)為miR-133 通過(guò)抑制肌肉分化的必要調(diào)節(jié)器SRF促進(jìn)成肌細(xì)胞的增殖。,精選ppt,10,miRNA與Texel 羊 肌肉特異性miRNA參與控制骨骼肌生長(zhǎng)的另一個(gè)證據(jù)來(lái)自對(duì)Texel 羊的研究，Clop 等的研究發(fā)現(xiàn)，在羊的Texel 品種中造成肌肉異常發(fā)達(dá)的突變 是由于編碼肌肉生長(zhǎng)抑制素(Myostatin)的mRNA 3-UTR 的一個(gè)位置上的G變?yōu)锳，該突變制造了一個(gè)miR-1 和miR-206 的靶位，從而導(dǎo)致Myostatin 的翻譯受到抑制， Myostatin 水平降低，使得Texel 羊肌肉發(fā)達(dá)。,特克賽爾（Texel）羊原產(chǎn)于荷蘭，為肉用細(xì)毛羊品種。具有多

10、胎、羔羊生長(zhǎng)快、體大、產(chǎn)肉和產(chǎn)毛性能好等特征，是國(guó)外肉脂綿羊名種之一。是肉羊育種和經(jīng)濟(jì)雜交非常優(yōu)良的父本品種,精選ppt,11,3. miRNA與肌肉疾病 在肌肉中，miRNA的異常表達(dá)與某些肌肉相關(guān)疾病有緊密聯(lián)系。Digeorge 綜合征是一種由染色體缺失引起的先天性疾病，它與DGCR8 基因缺失有關(guān)，癥狀包括心臟缺陷和顱面異常。DGCR8 基因的表達(dá)產(chǎn)物DGCR8和Drosha相互作用形成微加工復(fù)合體。DGCR8 能指導(dǎo)Drosha 切割，對(duì)pri-miRNA加工成pre-miRNA 起關(guān)鍵作用，它的缺失導(dǎo)致miRNA 功能的衰減，這可能是Digeorge 綜合征的一個(gè)致病原因。 McCa

11、rthy 等利用雙側(cè)協(xié)同肌切除模型（bilateralsynergist ablation model）誘導(dǎo)跖肌肥大。建模后，實(shí)驗(yàn)組鼠跖肌重量比對(duì)照組增加45%。與此同時(shí)，一些pri-miRNAs 和它們相對(duì)應(yīng)的成熟miRNA 的轉(zhuǎn)錄也發(fā)生了變化。pri-miR-1-2 和pri-miR-133a2轉(zhuǎn)錄水平提高了2 倍，pri-miR-206 提高了18.3 倍。因此可以推測(cè)，miR-1 和miR-133a 的表達(dá)減少可能會(huì)促進(jìn)肌肉肥大。因此miR-1 和miR-133a 除了在肌細(xì)胞增殖和分化中發(fā)揮各自作用，又多了一個(gè)共同的功能。,精選ppt,12,microRNA與骨骼肌萎縮,骨骼肌萎縮是

12、一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是很多因素綜合影響下產(chǎn)生的結(jié)果，遺傳缺陷、衰老、神經(jīng)障礙和一些慢性疾病都會(huì)引起骨骼肌萎縮。11 天太空飛行后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，小鼠腓腸肌里一些與肌肉生長(zhǎng)相關(guān)的基因mRNA 水平顯著改變，如FOXO1、MAFbx/atrogin1 等。值得注意的是小鼠腓腸肌中的miR-206 水平顯著下降，而miR-1和miR-133a 只是出現(xiàn)減少的趨勢(shì)。這些肌肉特異性miRNA 的變化和肌肉生長(zhǎng)抑制素（Myostatin，MSTN）的增加是平行的，并且在很多肌肉萎縮模型中得到了驗(yàn)證。 另有研究關(guān)注于骨骼肌肌肉再生和肌肉萎縮癥中miRNAs 失調(diào)的鑒定。Kunkel 及其團(tuán)隊(duì)研究證實(shí)，初期肌肉紊亂病人

13、肌肉樣品中存在miRNAs 聚集。肌肉特異miRNA，miR-206, 在營(yíng)養(yǎng)障礙基因缺失小鼠(一種肌肉萎縮癥模型，mdx)的橫膈膜上表達(dá)上調(diào)。另有研究顯示，肌肉萎縮側(cè)索硬化癥小鼠模型中，骨骼肌纖維和 神經(jīng)雙向信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者miR-206 表達(dá)不足，加速疾病惡化。miR-206 是急性神經(jīng)損傷后神經(jīng)肌肉突觸有效再生所必需的，這可能是其在ALS 中的有益作用。 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尋找肌肉疾病相關(guān)的miRNA，對(duì)這些miRNA 的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，抑或?qū)λ鼈兊慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾，以調(diào)節(jié)其靶標(biāo)的表達(dá)，為肌肉疾病的治療開(kāi)辟一條新的途徑。,精選ppt,13,三、microRNA與Sirt1的相互關(guān)系,沉默信息

14、調(diào)節(jié)因子1(Sirt1)是沉默信息調(diào)節(jié)因子家 族 中 的 一 員，是NAD+依賴(lài)的類(lèi)組蛋白去乙?；浮irt1在細(xì)胞的生存、凋亡、腫瘤的發(fā)生發(fā)展、代謝性疾病以及抗衰老等方面扮演著非常重要的角色。近年來(lái)研究表明，miRNA能從轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控Sirt1的表達(dá)。因此，調(diào)控Sirt1的 miRNA可能成為治療許多疾病的新靶點(diǎn)而倍受研究者們廣泛關(guān)注。 1.調(diào)節(jié)Sirt1的相關(guān) miRNA,精選ppt,14,miRNA34a 在目前發(fā)現(xiàn)的調(diào)控Sirt1表達(dá)的miRNA中，miRNA34a是研究得最廣泛的miRNA。研究發(fā)現(xiàn)，它能夠調(diào)控Sirt1基因進(jìn)而在多種疾病中發(fā)揮重要的作用，如腫瘤、非酒精性肝損傷和

15、衰老等。miRNA34a在腫瘤中呈低表達(dá)或缺失狀態(tài)，其可以作為腫瘤抑制因子抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展的標(biāo)志。研究表明，當(dāng)將 miRNA34a轉(zhuǎn)染入 U251細(xì)胞中時(shí)過(guò)表達(dá)的 miRNA34a導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)停滯在 G0-G1 期并且誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；同時(shí) 檢測(cè)出Sirt1的表達(dá)量降低，該實(shí)驗(yàn)充分表明 miRNA34a作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用是通過(guò) miRNA34a Sirt1通路進(jìn)行調(diào)控的。,精選ppt,15,miRNA -217 最早研究 miRNA -217的功能主要體現(xiàn)在血管內(nèi)皮細(xì)胞上，隨著年齡增加，表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞的 miRNA -217也隨之增加，且 miRNA -217能夠通過(guò)抑制Sirt1和F

16、oxO1的表達(dá)進(jìn)而影響血管內(nèi)皮的生成，miRNA -217在人類(lèi)動(dòng)脈粥樣硬化病變的表達(dá)與Sirt1的表達(dá)和FoxO1的乙?；癄顟B(tài)呈負(fù)相關(guān)，因此miRNA -217為治療人類(lèi)動(dòng)脈粥樣硬化疾病提供了一種新靶標(biāo)。 miRNA -199a 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)心肌細(xì)胞缺氧時(shí) miRNA -199a處于低表達(dá)狀態(tài)，而 miRNA -199a能負(fù)向調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子和 Sirt1，因此，Hif-和Sirt1表達(dá)水平上升。 Sirt1能調(diào)節(jié)輔氨酰羥化酶的活性從而使 Hif- 水平下降進(jìn)而延長(zhǎng)心肌細(xì)胞缺氧耐受的時(shí)間。 miRNA能夠通過(guò)調(diào)控Sirt1參與多種病理生理過(guò)程，如腫瘤、衰老、干細(xì)胞分化、心肌細(xì)胞凋亡等。其中以

17、抗腫瘤研究最廣，主要有 miRNA、 miRNA和 miRNA它們均可抑制Sirt1表達(dá)進(jìn)而限制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。其次是抗 衰 老 研 究 包 miRNA、 miRNA、 miRNA、 miRNA和 miRNA.,精選ppt,16,精選ppt,17,精選ppt,18,綜上所述，調(diào)控Sirt1表達(dá)水平的 miRNAs參與很多疾病的發(fā)生發(fā)展，并且受到越來(lái)越多的研究人員的關(guān)注。目前已發(fā)現(xiàn)許多 miRNAs能調(diào)節(jié)Sirt1的表達(dá)，但同時(shí)有研究表明， Sirt1也能調(diào)節(jié) miRNAs的 表 達(dá)。P53 miRNAs34a Sirt1 P53這一環(huán) 路已經(jīng)被證實(shí)，Sirt1能去乙?；疨53，

18、乙?；疨53水平相對(duì)升高，且乙?；腜53可增強(qiáng) miRNAs -34a的表達(dá)，而miRNAs34a抑制Sirt1的活性，因此，Sirt1可通過(guò)P53間接調(diào)控miRNAs -34a的表達(dá)。 Sirt1是否能調(diào)控更多的miRNAs ，其中調(diào)控的機(jī)制又是什么。因此，關(guān)于Sirt1與 miRNAs的關(guān)系有待于科研者們深入系統(tǒng)的研究,精選ppt,19,研究思路,1、非肌肉組織中發(fā)現(xiàn)miRNAs：與PGC-1, FOXO,p53,HIF1a, SREBP-1c,CREB, NF-b, FXR,LXR等等相關(guān)通路有聯(lián)系；具有改善細(xì)胞的增殖、分化；降低細(xì)胞凋亡率；改善氧化應(yīng)激和炎癥損傷的作用；在肌肉中也有表達(dá)等等。 2、新發(fā)現(xiàn)的miRNAs：通過(guò)生物信息學(xué)的方法，預(yù)測(cè)其可能作用的靶標(biāo)是否與肌萎縮相關(guān)通路具有關(guān)聯(lián)，采用miRNAs敲除和過(guò)表達(dá)的方法，研究其功能。 生物信息學(xué)方法主要是利用某種算法對(duì)靶基因樣本進(jìn)行評(píng)分及篩選。生物信息學(xué)的方法只是通過(guò)算法為研究人員提供可能性最大的參考信息，還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。使用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)植物miRNA靶基因比較簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谥参镏衜iRNA與靶基因幾乎還是以完全互補(bǔ)配對(duì)的方式結(jié)合，預(yù)測(cè)不需要復(fù)雜的算法。而預(yù)測(cè)動(dòng)物miRNA靶基因則存在一定的困難，主要是目前已知的miRNA靶基因及其確切靶點(diǎn)不多，在算法編寫(xiě)時(shí)沒(méi)有