miRNA (microRNA) 簡介

簡介

成熟的 microRNA（miRNA）是一種天然存在的小型非編碼 RNA 分子，長度約為 21-25 個核苷酸。microRNA 與一個或多個信使 RNA (mRNA) 分子部分互補，其主要功能是以各種方式下調基因表達，包括轉譯抑制、mRNA 斷裂和死基化。它們在 1993 年由 Lee 及其同事首次描述¹，而 microRNA 一詞則在 2001 年被創造出來²。之後，透過隨機克隆和測序或計算預測，在各種生物中發現了數以千計的 miRNA。由 Sanger 研究所主持的 miRBase提供 miRNA 的命名、序列資料、註釋和目標預測資訊。

 miRNA Biogenesis

圖 1. miRNA 通路

編碼miRNA的基因比處理成熟的miRNA分子長得多。已知許多 miRNA 位於其前 mRNA 宿主基因的內含子中，並共享其調控元件、主要轉錄本，且具有類似的表達方式。至於其餘由自身啟動子轉錄的 miRNA 基因，則很少有主要轉錄本被完全確認。microRNA 由 RNA 聚合酶 II 轉錄為大型 RNA 前體，稱為 pri-miRNA，由 5' cap 和 poly-A 尾部組成³。pri-miRNAs在核內由微處理器複合物處理，複合物包括 RNase III 酵素 Drosha⁴ 和雙鏈 RNA 結合蛋白 Pasha/DGCR8⁵。產生的pre-miRNA長度約為70個核苷酸，折疊成不完美的莖環結構。pre-miRNA然後由karyopherin exportin 5 (Exp5) 和Ran-GTP複合物⁶輸出到細胞質中。Ran（ras相關核蛋白）是一種屬於 RAS 超家族的小型 GTP 結合蛋白，對於 RNA 和蛋白質透過核孔洞複合體的轉譯是不可或缺的⁷。Ran GTPase 與 Exp5 結合，並與 pre-miRNAs 形成核異質三聚體^6,8。一旦進入細胞質，pre-miRNAs 會經過 RNAse III 酵素 Dicer⁹ 產生 miRNA，一種長約 22 個核苷酸的雙鏈 RNA。Dicer 也會啟動 RNA 誘導沉默複合物 (RISC) 的形成^{rev.RISC 負責觀察到的 miRNA 表達和 RNA 干擾所導致的基因沉默11。}

Dicer的功能

12。

RISC複合體

當Dicer裂解pre-miRNA莖環時，會形成兩個互補的短RNA分子，但只有一個會整合到RISC複合體中。RISC 是含有 Argonaute (Ago) 蛋白家族成員的核糖核蛋白複合物。Argonaute 蛋白具有針對與其結合的 miRNA 片段互補的 mRNA 鏈的內切酶活性。Argonaute 也部分負責導向鏈的選擇和乘客鏈的破壞。納入的鏈稱為導向鏈，由 argonaute 蛋白根據 5' 端的穩定性來選擇。剩餘的鏈稱為乘客鏈 (*)，作為 RISC 複合物的底物被降解。從 dsRNA 中選擇導向鏈似乎主要是基於 dsRNA 兩端末端的穩定性¹³。雙工5'端的2-4 nt具有較低穩定性碱基配對的鏈會優先與RISC結合，從而成為活性miRNA¹³。整合到活性 RISC 複合體後，miRNA 會與其 mRNA 目標的 3' 非翻譯區 (UTR) 內的不完全互補位點結合，從而發揮其調控作用。

研究中的 miRNA

雖然第一個 miRNA 是在十多年前發現的，但研究人員直到最近才開始了解這些調控分子的範圍和多樣性。越來越多的證據顯示，miRNA 具有各種與細胞生長、發育和分化有關的重要調控功能，並且與各種人類疾病有關。有幾種 miRNA 與癌症^14,15 和心臟病¹⁶有關。表達分析研究顯示，與正常組織相比，腫瘤中的 miRNA 表達受到干擾¹⁵。在乳癌、肺癌和結腸癌中，microRNA 的表達會失調，而在 Burkitt's 和其他人類 B 細胞淋巴瘤中，microRNA 則會上調。因此，人類 miRNA 很可能會成為非常有用的生物標記，尤其是在未來的癌症診斷上，並且迅速成為有吸引力的疾病干預目標。除了與癌症的關係之外，microRNA 也在控制心臟功能和功能障礙的不同方面扮演重要的角色。包括心肌細胞的生長、心室壁的完整性、收縮力、基因表達和心律的維持。miRNA 表達失常已被證實是多種形式的心臟病¹⁶的必要和充分條件。

miRNA Resarch 產品提供

很明顯，miRNA 研究大有可為，可能是未來許多最尖端醫療療法的骨幹。為了跟上人們對 miRNA 日漸濃厚的興趣，我們對這個快速發展的研究領域作出了堅定的承諾，並正在為我們的客戶開發全面的產品組合，包括 miRNA 分離、擴大、剖析和功能分析。mirPremier microRNA Isolation Kit 是對 MISSION^® RNAi 產品線的強大補充；MISSION^® miRNA mimics and shRNA products and services such as libraries, mRNA detection reagents,  antibodies and AQUA™ peptides for protein level detection.整個工作流程的輔助試劑包括 cell culture、 細胞生物 化合物和檢測、轉染試劑等。） 

miRNA產品

MISSION^® Human miRNA Mimics

Human miRNA Mimics library is based on MirBase ver. 可提供文庫格式（96 孔板格式，0.25 nmol/孔）和單個試管（5 nmol）。新穎的 MISSION^® miRNA mimic 設計已通過功能測試，可有效敲除天然 miRNA 靶點，並降低可能的脫靶效應。

MISSION^® Target ID Library

MISSION^® Target ID Library 可以在工作臺上進行全人類 miRNA 和 ncRNA 基因靶點鑑定。

MISSION^® 3′UTR Lenti GoClone powered by SwitchGear Genomics™

我們與 SwitchGear Genomics^™  合作，提供全基因組的 MISSION^® 3′UTR Lenti GoClones。新系統利用病毒載體傳遞融合了SwitchGear新型RenSP報告基因的人類3′UTR。LightSwitch Luciferase Assay Reagent™ 專為 RenSP 設計，提供最高的靈敏度、動態範圍和便利性。

參考資料

1. Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V. 1993. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell. 75(5):843-854. https://doi.org/10.1016/0092-8674(93)90529-y

2. Ruvkun G. 2001. MOLECULAR BIOLOGY: Glimpses of a Tiny RNA World. 294(5543):797-799. https://doi.org/10.1126/science.1066315

3. Lee Y, Kim M, Han J, Yeom K, Lee S, Baek SH, Kim VN. 2004. MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II. EMBO J. 23(20):4051-4060. https://doi.org/10.1038/sj.emboj.7600385

4. Han J. 2004. The Drosha-DGCR8 complex in primary microRNA processing. Genes & Development. 18(24):3016-3027. https://doi.org/10.1101/gad.1262504

5. Denli AM, Tops BBJ, Plasterk RHA, Ketting RF, Hannon GJ. 2004. Processing of primary microRNAs by the Microprocessor complex. Nature. 432(7014):231-235. https://doi.org/10.1038/nature03049

6. Yi R. 2003. Exportin-5 mediates the nuclear export of pre-microRNAs and short hairpin RNAs. Genes & Development. 17(24):3011-3016. https://doi.org/10.1101/gad.1158803

7. Moore MS, Blobel G. 1993. The GTP-binding protein Ran/TC4 is required for protein import into the nucleus. Nature. 365(6447):661-663. https://doi.org/10.1038/365661a0

8. Lund E. 2004. Nuclear Export of MicroRNA Precursors. Science. 303(5654):95-98. https://doi.org/10.1126/science.1090599

9. Bernstein E, Caudy AA, Hammond SM, Hannon GJ. 2001. Role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of RNA interference. Nature. 409(6818):363-366. https://doi.org/10.1038/35053110

10. Hammond SM. 2005. Dicing and slicing. 579(26):5822-5829. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2005.08.079

11. Hammond SM, Bernstein E, Beach D, Hannon GJ. 2000. An RNA-directed nuclease mediates post-transcriptional gene silencing in Drosophila cells. Nature. 404(6775):293-296. https://doi.org/10.1038/35005107

12. Filipowicz W, Jaskiewicz L, Kolb FA, Pillai RS. 2005. Post-transcriptional gene silencing by siRNAs and miRNAs. Current Opinion in Structural Biology. 15(3):331-341. https://doi.org/10.1016/j.sbi.2005.05.006

13. Schwarz DS, Hutvágner G, Du T, Xu Z, Aronin N, Zamore PD. 2003. Asymmetry in the Assembly of the RNAi Enzyme Complex. Cell. 115(2):199-208. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(03)00759-1

14. Croce CM. 2008. Oncogenes and Cancer. N Engl J Med. 358(5):502-511. https://doi.org/10.1056/nejmra072367

15. van Rooij E, Olson EN. 2007. MicroRNAs: powerful new regulators of heart disease and provocative therapeutic targets. J. Clin. Invest.. 117(9):2369-2376. https://doi.org/10.1172/jci33099