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癌症 > 肿瘤知识 > 肿瘤标志物 > 肿瘤的生物标记物——miRNA表达谱

肿瘤的生物标记物——miRNA表达谱

最后更新:2010-1-8 阅读次数: 【字体:

  2009年9月15日,Sanger microRNA序列数据库(miRBase)(http://www.mirbase.org/)升级至14.0版。新增1580条miR序列。至此,miRBase中的microRNA序列信息已超过10,000条。14.0版本共收录10,581条成熟miRNA序列信息,通过验证的microRNA发夹前体从9,539条增至10,883条,共涵盖115个物种。收录于miRNA序列数据库的miRNA序列数量越来越多(见图),有关miRNA研究的文章和出版物也层出不穷,由此表明,miRNA的研究已经成为目前生命科学领域最重要的研究课题之一。
  更为重要的是科研工作者的研究必须与迅速增长的microRNA数据库保持一致,这是确保研究者不错失相关信息的关键。获得miRBase最新数据更新是确保完成miRNA表达谱系分析的唯一途径。对生物标记物研究来讲,评估单个miRNA起着重要的作用。在疾病诊断方面,进行miRNA独特生物标记的多重分析,对于疾病(例如癌症)的分类或预后有重要意义。


发行于不同版本miRNA数据库的miRNA的数量变化示意图

 
  然而,一个单独的生物标记物往往在特异性及灵敏度方面受限,而miRNA表达谱具有高特异性,因此它可以反映肿瘤的进化谱系和分化。这样,为了将miRNA作为诊断标记,有必要对其进行多样性分析。由于高通量技术的使用例如微点阵分析,能够区分单个miRNA,并可以高度精确性地完成miRNA标签信息的收集。
  最近,与德国癌症研究中心(DKFZ)合作的,德国Febit公司通过应用Geniom生物芯片系统,发现在胰腺癌病例存在有miRNA生物标记物(和文献报道一致)。应用微点阵观察结果显示,与从较老版本的miRNA序列数据库获取资料相比,使用升级版本数据库(12.0版本代替11.0版本)能够多获得25%的信息。在借助生物标记物来评估胰腺癌的过程中,使用了新的miRNA,而这种miRNA只能从12.0版本的miRNA序列数据库获得。这也说明生物医药应用与不断增长的数据资料保持一致的重要性。
  Geniom生物芯片提供研究者最新的miRNA生物芯片。微流体微点阵系统,具备灵活性以迅速地适应新的序列信息。基于最新数据资料,最佳化的捕获探针的合成,是直接在生物芯片的微通道内完成的,从而保证了芯片的生产和最新microRNA同步的独一无二优势。吉奥生物和德国Febit联合推出了和Sanger miRBase 14.0同步的miRNA表达谱芯片。
  如果需要,Geniom生物芯片探针能够很容易地根据研究人员的需要而定制。样本检测所需时间短,能够迅速提供可以直接用于发表的数据,因此在竞争激烈的的生物医药研究领域,具有不可替代的地位。
什么是miRNA(microRNA)?
  miRNAs是一类内源性、约22个核苷酸长度的非编码RNA,具有稳定的特异性序列以调节基因表达。2001年,miRNAs作为线虫生长发育过程中的调节器而被发现,在病毒、植物和动物体中,miRNAs已被公认为主要的调控基因家族之一,通过mRNA靶向作用降解或抑制其翻译。与蛋白编码基因谱相比,用miRNA表达模式来划分癌症类型的可靠性出乎意料(Lu et al.,2005;Rosenfeld et al.,2008)。此外,在常规收集的、福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)的临床组织标本中,miRNAs的表达具有特异性和稳定性,更进一步证明其作为诊断性生物标记的巨大潜能(Li et al., 2007)。
  在哺乳动物基因组中,约有70%的miRNA基因定位于特定转录单位。他们经常存在于蛋白编码基因的内含子处,并且优先排列在与其具有相同靶mRNA的结构处(Kim and Nam,2006)。另一种情况,miRNA基因可能定位于非编码转录单位的内含子或外显子处。组织特异的miRNA表达的调控至今没有完全阐明。
  然而,目前的研究清楚地显示miRNAs表达与多种人类恶性肿瘤相关,提示它们代表着一种新型癌症生物标记信号。在特定癌症中找出相关的miRNA,能够提供给我们有用的诊断信息,从而为疾病分类,以及制定出可行的治疗方案打下基础。
产生机制及分子学功能  
  miRNAs产生过程的第一步(Liu et al., 2008):在RNA聚合酶Ⅱ介导下转录生成一条长的原始miRNA分子,称为pri-miRNAs 。此前体物在细胞核中被所谓的微处理器切割,这种微处理器由RNA聚合酶III的主要成分Drosha和双链RNA结合蛋白即称为DGCR8/Pasha的辅助因子组成,在其剪接下形成长约70nt的具有茎环结构的中间体,称为前体miRNA(pre-miRNAs)。随后pre-RNA由核内转移到胞质,RNA聚合酶III的核酸内切酶Dicer将其剪切产生约为22个核苷酸长度的miRNA:miRNA双链。接下来miRNA的装载过程为miRNA:miRNA双链展开,成熟的miRNA结合于Argonaute (Ago)蛋白。大多数的情况下,miRNA被降解,而miRNA/Ago则形成miRNP复合物的核心成分,介导miRNA的功能发挥。
  miRNA下调基因表达发生在转录后水平(Liu et al., 2008)。miRNP复合物与特异的mRNA通过碱基配对相互作用,其二者的结合位点在mRNA的3’端非翻译区,他们的Ago结合蛋白就沉积在mRNA靶点处。miRNA通过去稳定作用或者核内裂解mRNA介导翻译阻抑,这种阻抑作用依赖于miRNA与靶mRNA之间的互补性。miRNA确切的分子功能也依赖于Ago蛋白动员。
  如果与Ago2蛋白结合的成熟miRNA,与靶mRNA完全互补结合,则引起靶mRNA的降解(在植物中比较常见)。mRNA裂解片段通过细胞旁路被清除,而剩下完整的miRNA。靶mRNA的分裂是miRNA调节的优化机制(Jones-Rhoades et al., 2006),动物miRNAs有减退靶蛋白水平的趋势而无核内裂解mRNA(Filipowicz et al., 2005)。另外,成熟的miRNA与只有部分互补序列的靶mRNA结合,随后的翻译抑制可能发生在起始、延长或终止阶段,但是详细机制仍待阐明(Wu and Belasco, 2008)。由于完全互补的靶结合能力不同,每个miRNA可以结合于多种不同的靶基因发挥不同的功能,从而调节多种编码基因。详细的miRNA靶点预测仍然是一个挑战,但是已有许多生物信息手段应用于成熟miRNA序列的前2-8个核苷酸即所谓的“miRNA种子”来进行预测。目前,Vasudevan等人指出,多种miRNAs不仅能抑制翻译,而且也能增强翻译,是抑制还是增强翻译依赖于细胞周期所处状态。

下一页:miRNAs在癌症中起重要作用

提示:本文肿瘤的生物标记物——miRNA表达谱属于肿瘤标志物文章,主要介绍miRNA表达谱肿瘤标记物方面的知识,内容仅供学习交流与参考,不代表中生网的观点。
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