miRNA（microRNA）简介

简介

成熟的microRNA（miRNA）是一类天然生成的小型非编码RNA分子，长约21-25个核苷酸。microRNA与一种或多种信使RNA（mRNA）分子部分互补，其主要功能是以各种方式下调基因表达，包括翻译抑制，mRNA剪切和脱腺苷化。microRNA首先于1993年由Lee和他的同事¹提出， 而microRNA这一术语是在2001年创造²。随后通过随机克隆和测序或计算进行预测，来自于各种生物体中的数以千计的miRNA已经得到鉴定。由桑格研究所创办的miRB，提供了miRNA命名，序列数据，注释和目标预测信息。

 miRNA生物合成

图 1. miRNA途径

编码miRNA的基因比经过处理的成熟miRNA分子长得多。已知许多miRNA位于其前mRNA宿主基因的内含子中，并共享其调控元件、初级转录物，并具有相似的表达模式。对于其他的miRNA基因——需要从其自身启动子转录的miRNA，这类miRNA已经鉴定出少数几个初级转录产物。microRNA通过RNA聚合酶II被转录为名为pri-miRNA的大型RNA先导物，并由5'端帽子和polyA尾部组成³。pri-miRNA在细胞核中由微处理器复合物处理，该微处理器复合物由RNase III酶Drosha⁴和双链RNA结合蛋白Pasha/DGCR8组成⁵。得到的pre-miRNA长度约为70个核苷酸，折叠成不完美的茎环结构。然后pre-miRNA通过karyopherin exportin 5（Exp5）和Ran-GTP复合物输出到细胞质中⁶。Ran（ras相关核蛋白）是一种属于RAS超家族的小型GTP结合蛋白，对于RNA和蛋白质通过核孔复合体至关重要⁷。Ran GTPase结合Exp5并与pre-miRNA形成核异源三聚体^6,8。一旦进入到细胞质中，pre-miRNA经过RNAse III酶Dicer⁹的另外处理步骤产生长度约为22个核苷酸的双链RNA。Dicer同时也启动了RNA诱导沉默复合物（RISC）的形成^{rev. in 10}。RISC负责由于miRNA表达和RNA干扰而观察到的基因沉默¹¹。

Dicer的功能

Dicers是包含ATPase/RNA解旋酶，DUF283（功能域未知）域，PAZ（Piwi，Argonaut和Zwille）域的大型200kDa的蛋白质，其可以结合mi和siRNA的特征性双碱基3'突出端，两个催化性RNase III结构域（RIIIa和RIIIb）和C末端双链RNA结合结构域（dsRBD）。Dicer作为一种单体发挥作用，并具有一个处理中心，处理中心具有分子内二聚化的两个RNase III结构域。每个RNase结构域独立地切割双链体的一条RNA链以产生具有2-nt 3'突出端的产物。除了从pre-miRNA剪切得到miRNA之外，Dicer酶还将dsRNA加工成siRNA。在Dicer切割之后，miRNA的生成途径类似于动物中RNA干扰（RNAi）的主要步骤。与siRNA不同的是，microRNA可以指导RISC通过翻译抑制（基于miRNA和mRNA之间的较低互补性）下调基因表达，或者作为siRNA进行并介导mRNA切割。转录后机制的选择不是由沉默RNA（siRNA或miRNA）的来源决定的，而是由互补程度决定的。如果miRNA与其靶标完美或几乎互补，则可特异性切割靶mRNA。内源表达的miRNA通常与其靶基因不完全互补，并通过翻译抑制调节对基因表达的影响¹²。

RISC复合体

当切酶切割pre-miRNA茎环时，形成两个互补的短链RNA分子，但只有一个会整合到RISC复合物中。RISC是含有Argonaute（Ago）家族蛋白质成员的核糖核蛋白复合物。Argonaute蛋白具有针对与其结合的miRNA片段互补的mRNA链的核酸内切酶活性。Argonaut还负责选择引导链和破坏随从链。所引入的链被称为引导链，引导链由argonaute蛋白根据其5'端的稳定性进行选择。称为随从链（*）的剩余链被降解为RISC复合物底物。dsRNA引导链的选择似乎主要基于dsRNA两端末端的稳定性¹³。双链体5'末端2-4 nt的碱基配对稳定性较低的链优先与RISC缔合，从而成为活性miRNA¹³。整合到活性RISC复合物中后，miRNA通过结合mRNA靶标的3'非翻译区（UTR）内的不完全互补位点发挥其调节作用。由miRNA的结合产生双链RNA，而双链RNA导致翻译抑制。

miRNA在研究中的应用

虽然miRNA在十年前首次被发现，但是直到最近，研究人员才开始了解这些调控分子的功能范围和多样性。越来越多的证据表明，miRNA表现出与细胞生长，发育和分化有关的各种关键调节功能，并与各种人类疾病有关。几个miRNA已被发现与癌症^14,15和心脏病¹⁶有关。表达分析研究揭示了与正常组织相比肿瘤中miRNA表达受到干扰¹⁵。microRNA在乳腺癌，肺癌和结肠癌中失调，并在Burkitt's和其他人类B细胞淋巴瘤中上调。因此，人类miRNAs可能作为生物标记物会非常有用，特别是对于未来的癌症诊断，有关miRNA的研究正在迅速成为疾病干预领域的具有吸引力的研究方向。除了与癌症相关之外，microRNA还在控制心脏功能和功能障碍的多个方面中起重要作用。包括心肌细胞的生长，心室壁的完整性，收缩性，基因表达和心律的维持。研究表明miRNA的错误表达与多种形式的心脏疾病是具有绝对关联性的¹⁶。

miRNA研究产品

不言而喻，miRNA研究具有很大的潜力，可能成为未来许多尖端医疗疗法的中坚力量。为了跟上各领域学者对miRNA日益增长的兴趣，Sigma对这个快速发展的研究领域跟进了强有力的资源投入，并正在为我们的客户开发全面的产品组合，包括miRNA分离，扩增，分析和功能分析。mirPremier microRNA 分离试剂盒 进一步完善了功能已经非常强大MISSION^® RNAi 的产品线，其中包括了MISSION^® siRNA, MISSION^® miRNA mimics 和 shRNA 产品 和shRNA的产品等广泛的选择，同时也提供库试剂盒，基因检测试剂， 抗体 and AQUA™ 肽 用于蛋白质水平检测。支持整个实验流程的试剂，包括细胞培养, 细胞生物学化合物 和分析工具，转染试剂等等） 

miRNA 产品

MISSION^®人类miRNA 模拟物

人类miRNA模拟物库试剂基于MirBase ver.21。包装形式可为库试剂板（96孔板格式，0.25 nmol/孔）和单独的管样品（5 nmol）。该新型MISSION^® miRNA模拟物设计已针对天然miRNA靶标的敲低效率进行功能测试，并降低了可能的脱靶效应。

MISSION^® 目标 ID库

MISSION^®目标ID库可以使得台式转录组范围内的人类miRNA和ncRNA基因得以识别。利用创新的双阳性选择系统，可以以最少的时间，试剂或资本设备费用，为任何研究人员提供快速的全转录miRNA和ncRNA基因目标筛选。

MISSION^® 3′UTR Lenti GoClone由SwitchGear Genomics™提供支持

我们已经与SwitchGear Genomics^™公司合作提供了MISSION^® 3′UTR Lenti GoClone的全基因组收集。人3'UTR基因与SwitchGear的新型RenSP报告基因融合，新系统利用病毒载体传递人3'UTR基因。LightSwitch萤光素酶测定试剂专门设计用于RenSP，并提供最大灵敏度，动态范围和方便性。

参考文献

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