MicroRNAsSynthesis mechanism function and recent clinical trials文档格式.docx

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在这次综述中，现有的知识，有关的miRNA合成机制调控的基因组，并在动物和植物，其广泛的功能进行了总结。

目前

还叙述了有关miRNA的疗法的临床前和临床试验的状态。

在最近的调查结果miRNA的研究，总结在这次综述，可能会为小分子RNA的生物学和miRNA疗法增加新的范围。

1.Introduction

ThefirstsmallRNA,lin-4,wasdiscoveredin1993througha

geneticscreeninginnematodes.Laterinthesameyear,theregulationoflin-14bylin-4wasdiscovered,whichdemonstratedtheregulatoryfunctionofsmallRNAs[1,2].Theshorterlin-4RNAisnowrecognizedastheoriginofanabundantclassofsmallregulatoryRNAs,knownasmicroRNAs（miRNAs）.Currently,miRNA-directedgeneregulationisanactiveareaofstudy.HundredsofmiRNAshavebeendiscoveredbycloningandsize-fractionatedRNAtechniques[3–5].Therecentdevelopmentofhigh-throughputsequencingtechnologies[6,7]andcomputationalandbioinformaticspredictionmethodshasgreatlyenhancedresearchonmiRNAsincludingregulatorytargetsandpossiblefunctions[8–11].AnumberofmiRNAsareknownforfunctionsindiverseprocessesincludingcellproliferation,celldeath,fatmetabolism,neuronalpatterning,hematopoieticdifferentiation,immunity,andcontrolofleafandflowerdevelopment[12].ComputationaltechniquesandbioinformaticsalgorithmsforfindinggenesregulatedbymiRNAshavesuggestedthattheseexamplesrepresentveryfewofthetotalmiRNAsystem.

1。

介绍

第一个小分子RNA，lin-4，被发现于1993年，通过线虫的基因筛选。

后来在同一年，lin-14由lin-4的调节被发现，这表明小分子RNA的调节功能[1,2]。

在较短的lin-4RNA是目前公认作为一个小的调控RNA的丰富的起源，被称为微RNA（miRNA）。

目前，miRNA的基因调控是一个活跃的研究领域。

数以百计的miRNA依靠克隆和尺寸分割的RNA技术被发现[3-5]。

最近高通量测序技术的发展[6,7]和计算及生物信息学预测方法已经极大加强了研究miRNA，包括调控目标和可能的功能[8-11]。

一些miRNA的功能表现在不同的进程，包括细胞增殖，细胞死亡，脂肪代谢，神经图案，造血分化，免疫力，控制叶和花的发育[12]。

计算技术和生物信息学算法寻找miRNA所调控的基因已发现的这些例子代表总miRNA的系统很少。

Inanimals,miRNAsaresynthesizedfromprimarymiRNAs（primiRNAs）intwostagesbytheactionoftwoRNaseIII-typeproteins:

DroshainthenucleusandDicerinthecytoplasm[13].Inplants,the

two-stepprocessingofpri-miRNAintomaturemiRNAoccursentirely

inthenucleusandiscarriedoutbyasingleRNaseIIIenzyme,DCL1（Dicer-like1）[14].ThematuremiRNAsarethenboundbyArgonaute（Ago）subfamilyproteins.ThesemiRNAstargetmRNAsandtherebyfunctionasposttranscriptionalregulators[13].

在动物中，miRNA是在两个阶段从初级miRNA（primiRNAs）合成，依靠两个核糖核酸酶III型蛋白质的作用：

在细胞核中的Drosha酶与细胞质中的Dicer酶[13]。

在植物中，两个步骤，即pri-miRNA向成熟的miRNA完全发生在细胞核内，并由单一核糖核酸酶III，DCL1（Dicer-like1）完成[14]。

成熟的miRNA之后受Argonaute蛋白（前）亚科蛋白质约束。

这些miRNA靶向mRNA，从而作为转录后调节功能[13]。

DevelopmentsinthemiRNAfieldareincreasingsteadily.Thisis

clearlyevidentinthestudiesofmiRNAsinvariousdiseases,ranging

fromAlzheimer'

stodiabetes.Recently,miRNAresearchhasbeen

acceleratedbytechnologicaladvancementsinRNA-basedtherapies.

miRNAsarenowbeingstudiedfortheirpotentialasanewgeneration

ofdrugs.

miRNA领域的发展都在稳步增加。

这是显然，在各种疾病的miRNA研究，从阿尔茨海默氏症到糖尿病。

最近，miRNA的研究一直加速科技进步中的RNA为基础的疗法。

miRNA是目前正在研究他们作为一种新一代药物的潜力。

ThisreviewhighlightsourunderstandingofmiRNAsfollowingthe

reportoflin-4RNAanditsregulationoflin-14.Themajortopics

discussedincludemiRNAsynthesisandregulatorymechanisms.The

functionsofmiRNAsingeneregulatorypathwaysandseveralrecent

preclinicalandclinicaltrialsarealsosummarized.

本文综述了突出我们理解的miRNA，下述lin-4RNA的报告及lin-14的调节。

主要议题讨论了包括miRNA的合成和调节机制。

miRNA在基因调控途径的功能和最近几次临床前和临床试验，同样总结出来。

2.miRNAsynthesisinanimals

miRNAsaredefinedas21–25nucleotidesingle-strandedRNAs

（ssRNAs）,whichareproducedfromhairpinshapedprecursors[15].

miRNAstranscriptsarethenprocessedaftertheirsynthesis.Inrecent

years,therehasbeensignificantefforttoinvestigatetheprocessingofmiRNAsinanimalsandplants.Inanimals,genesformiRNAsare

transcribedtoaprimarymiRNA（pri-miRNA）.Thepri-miRNAis

processedwithinthenucleustoaprecursormiRNA（pre-miRNA）by

Drosha,aclass2RNaseIIIenzyme.Next,thetransportofpre-miRNAs

tothecytoplasmismediatedbyexportin-5（EXP-5）.Inthecytoplasm,

theyarefurtherprocessedtobecomematuremiRNAsbyDiceran

RNaseIIItypeproteinandloadedontotheArgonaute（ago）proteintoproducetheeffectorRNA-inducedsilencingcomplex（RISC）.

2。

在动物miRNA的合成

miRNA的被定义为21-25核苷酸的单链RNA（ssRNAs），是由发夹状前体[15]。

miRNA的转录是在合成后接着处理。

在最近多年来，已有在动物和植物对于miRNA过程调查处理的重大努力。

在动物中，miRNA的基因转录为一个主要的miRNA（pri-miRNA）。

pri-miRNA在细胞核内处理为前体miRNA（pre-miRNA），依靠Drosha酶，一类2RNaseIII酶。

接下来，前体miRNA向细胞质的运输由exportin-5介导（EXP-5）。

在细胞质中，他们进一步加工成为成熟的miRNA，依靠Dicer一种核糖核酸酶III型蛋白质和加载到的Argonaute（AGO）蛋白产生的效应RNA诱导的沉默复合体（RISC）。

2.1.Genome,genes,andtranscriptions

Theidentificationofthelin-4RNAin1993openedwindowsfora

newerainthefieldofmiRNAgenomics;

thiseratruly,beganin2000

withthediscoveryofthelet-7RNAinCaenorhabditiselegans[16,17].

Inthesameyear,thelet-7geneandlet-7RNAweredetectedin

humans,Drosophila,andotherbilateralanimals[18].Sincethen,

thousandsofmiRNAsandmiRNAgeneshavebeenreportedby

cloningandothermolecularbiologytechniques.Moreover,other

miRNAsandmiRNAgeneshavebeenpredictedwiththehelpof

bioinformaticsandcomputationaltechnologytools.Arecentstudy

reported154C.elegans,152Drosophilamelanogaster,337Daniorerios

（zebrafish）,475Gallusgallus（chicken）,695human,and187

ArabidopsisthalianamiRNAs[13].ItisworthnotingthatthemiRNA

database“miRBase”reportsanindeedlargernumberofhuman

miRNAthanthereportedfigures.miRNAshaveevenbeenreportedinsimplemulticellularorganisms[19].Evolutionarystudiesshowthat

somemiRNAsarephylogeneticallyconservedinbilateriananimals.

MorethanhalfoftheC.elegansmiRNAgeneshavebeenfoundtohavehomologsinhumans[13].

2.1。

基因组，基因，转录

在1993年，lin-4RNA的鉴定为miRNA的基因组学领域的新时代开辟了一个窗口；

在这个时代真正从2000年由线虫中let-7RNA的发现开始

[16,17]。

在同一年，let-7的基因和let-7RNA在人类，果蝇，以及其他双边动物中检测到[18]。

从那时起，已报告了数以千计的miRNA与miRNA基因，依靠克隆和其他分子生物学技术。

此外，其他miRNA与miRNA基因在生物信息学和计算技术工具的帮助下已经预言。

最近的一项研究报道154C.elegans,152果蝇属melanogaster,337Daniorerios（斑马鱼），475Gallusgallus（鸡）,695人类,and187拟南芥属thalianamiRNAs的miRNA[13]。

值得注意的是，在miRNA数据库“miRBase”的报告，人类miRNA确实比报告的数字多。

miRNA甚至有被报道存在在简单的多细胞生物体[19]。

进化研究表明，一些miRNA系统地保存在两侧对称动物。

超过一半的线虫miRNA基因已被发现有

在人类的同源[13]。

EarlyresearchersdiscoveredthatthemajorityofmiRNAsare

locatedinintergenicregions,whereasafewwereannotatedin

intronicregions[3,5].ApproximatelyhalfofallknownmiRNAsare

foundincloseproximitytoothermiRNAs.TheseclusteredmiRNAsareexpressedaspoly-cistronicprimarytranscripts.Afewcasesshowed

thatsomemiRNAscanbetranscribedfromtheirownpromoteras

mono-cistronicprimarytranscripts[20,21].Basedontheirgenomic

locations,miRNAgenescanbeclassifiedasintronicmiRNAsincoding

transcriptionunits（TUs）,intronicmiRNAsinnoncodingTU,exonic

miRNAsincodingTU,andexonicmiRNAsinnoncodingTU（Fig.1）.

早期的研究人员发现，大多数miRNA位于间隔区，而一小部分在内含子区域[3,5]。

所有已知的miRNA约一半是在接近其他miRNA中发现。

这些聚集的miRNA表达为聚顺反子初级转录物。

少数病例表明：

一些miRNA可以从自己的启动子转录作为单顺反子初级转录物[20,21]。

根据它们的基因组，miRNA基因的位置，可以被归类为在编码转录单位（TUS）的内含子miRNA，在非编码转录单位的内含子miRNA，在编码转录单位的外显子miRNA，在非编码转录单位的外显子miRNA（图1）。

RNApolymeraseII（PolII）ismainlyresponsibleforthetranscriptionofmiRNAgenes[21,22],butasmallgroupassociatedwithAlurepeatscanbetranscribedbyRNApolymeraseIII（PolIII）[23].PolII-dependentmiRNAgeneexpressionenablestemporalcontrol,sothataspecificsetofmiRNAscanbesynthesizedaccordingtospecificconditionsandcelltypes.TheproductofPolII-orPolIIImediatedexpressionisknownastheprimarymiRNA（pri-miRNA）,whichareusuallyseveralkilobaseslongandcontainlocalstemloopStructures.

RNA聚合酶II（聚合酶II）是主要负责转录miRNA基因[21,22]，但相关的一小群伴随Alu重复序列可以由RNA聚合酶III（PolIII）转录[23]。

聚合酶II-相关的miRNA基因的表达能够时空控制，从而使特定的miRNA可以根据具体条件和细胞类型合成。

聚合酶II或聚合酶III介导表达的产物被称为初级miRNA（pri-miRNA），它通常是几千碱基长，并包含局部茎环结构。

Fig.1.SchematicillustrationofthegenomicorganizationandstructureofmiRNAgenes.ThemiRNAscanbedividedintofourdistinctgroupsonthebasisoftheirgenomiclocation（a）intronicmiRNAsincodingtranscriptionunits（TUs）,forexample,themir-101-2cluster.Themir-101-2clusterisfoundintheintronofanon-codingRNAgene,HSPC338.（b）IntronicmiRNAsinnoncodingTU,suchasthemir-135a-2cluster.（c）ExonicmiRNAsincodingTU,ofwhichthemir-985isawellknownexamplethatisfoundintheCACNG8gene.（d）ExonicmiRNAsinnoncodingTU,suchasmir-206.ThehairpinillustratesmiRNAstemloops,andboxesshowtheproteincodingregions（exon）.Thefigureshowsaroughschematic.

图1。

miRNA基因和基因组的组织和结构示意图。

其基因组的基础上的miRNA可以分为四个不同的群体位置

（一）在编码转录单位（TUS）的内含子miRNA，例如，MIR-101-2集群。

MIR-101-2集群被发现在一个非编码RNA