微RNA

MicroRNA（miRNA）是一類內生的、長度約20-24個核苷酸的小RNA，其在細胞內具有多種重要的調節作用。每個miRNA可以有多個靶基因，而幾個miRNAs也可以調節同一個基因。這種複雜的調節網路既可以通過一個miRNA來調控多個基因的表達，也可以通過幾個miRNAs的組合來精細調控某個基因的表達。據推測，miRNA調節著人類三分之一的基因。

MicroRNA存在多種形式，最原始的是pri-miRNA，長度大約為300~1000個鹼基；pri-miRNA經過一次加工后，成為pre-miRNA即microRNA前體，長度大約為70~90個鹼基；pre-miRNA再經過Dicer酶酶切后，成為長約20~24nt的成熟miRNA。

實際研究中，pre-miRNA應用最早，也最廣泛，很多商業化的MicroRNA庫都是pre-miRNA形式的。近幾年來，研究發現microRNA的雙臂對成熟miRNA的形成有著十分重要的作用，所以天然的pri-miRNA形式越來越多地被研究者採用。

miRNA的二級結構為A型雙螺旋。

1989年，Victor發現線蟲 ( C. elegans) 中有個基因 lin-4 抑制另一個基因 lin-14. 他們認為 lin-4 應該也表達一種調控蛋白質，因為基因轉錄成RNA並翻譯成蛋白質是當時認為的公理。1993年，Victor的學生 Rosalind Lee 和 Phonda Feinbaum 克隆出了 lin-4，卻發現這個基因非常小，而且這個基因的產物不是蛋白質，而是一個長度只有22個核苷酸的RNA。它是由單鏈的RNA分子產生，這個分子的一端折回來形成不完全的互補配對，稱"發卡結構".

生命的一些重要活動如幼蟲的生長發育、細胞的發生和分化、神經系統的分化等都被一些非編碼蛋白的小RNA的調控, 而除miRNA、siRNA以外的小RNA我們知之甚少。

1993年，Victor的學生 Rosalind Lee 和 Phonda Feinbaum 克隆出了 lin-4，卻發現這個基因非常小，而且這個基因

近年研究發現microRNA的雙臂對成熟miRNA的形成有著十分重要的作用。與小分子siRNAs相比，miRNA在分子特性等方面是相似的，但也存在不少的差異。siRNA是雙鏈RNA，3‘端有2個非配對鹼基，通常為UU； miRNA是單鏈RNA。siRNAs是由dsDNA在Dicer酶切割下產生，而成熟miRNAs的產生要複雜一些，首先pri-miRNA在核內由一種稱為Drosha酶處理后成為大約70nt的帶有莖環結構的Precursor miRNAs (pre-miRNAs), 這些pre-miRNAs再在Exportin-5幫助下轉運到細胞核外之後再由胞質Dicer酶進行處理，酶切后成為成熟的miRNAs。

2012年11月22日，美國芝加哥大學和西北大學研究人員日前發表報告稱，他們發現了卵巢癌細胞癌化周圍正常細胞、促進腫瘤生長的機制，相關研究報告12月份將發表在美國《癌症研究》雜誌上。研究人員發現，卵巢癌細胞能夠誘使周圍的健康成纖維細胞改變3種微RNA的表達，微RNA隨後發出信號，改變成纖維細胞的基因表達，將其轉化為“癌相關成纖維細胞”，“癌相關成纖維細胞”釋放化學信號，“指使”卵巢癌細胞複製、入侵健康組織並擴散。

微RNA是一種長約21個至23個核苷酸的RNA分子，它不像信使RNA那樣可以轉錄遺傳信息，因此長期被認為是多餘的遺傳物質。但近年的研究表明，微RNA具有宏觀基因調控能力。“癌相關成纖維細胞”是腫瘤組織中被癌細胞激活的成纖維細胞，是腫瘤微環境的主要組織成分。

人類基因組計劃結束后，人們發現編碼蛋白質的基因只佔總基因組的約2%。而占人類基因組95%的非編碼序列竟是產生大量非編碼RNA的源泉，這些非編碼RNA主要充當調控者的角色，在細胞分化凋亡、生物發育、疾病發生等方面均起重要作用。

其實，RNA比DNA更為古老，它組成了地球上最早的生命。生命起源初期，沒有由核酸編碼的蛋白，生命體由RNA組成，這被稱為“RNA世界”。RNA既攜帶遺傳信息，又承擔催化分子的作用，參與自身複製。雖然後來出現了DNA，但RNA依舊承擔著很多調控功能。

在線蟲中發現的一種微小RNA（miRNA）——let-7 RNA，就是RNA調控生物發育的一個突出代表。它在線蟲幼蟲的3/4期出現，它一出現便會抑制Lin-41等蛋白的表達，同時解除對Lin-29蛋白表達的抑制，使線蟲進入成蟲期。一旦它的一個鹼基發生突變，就可使線蟲永遠停留在幼蟲期，而無法成熟。

另一個代表是費厄和麥洛發現的雙鏈RNA能引發RNA干擾——他們兩人因此獲得2006年諾貝爾醫學獎。小分子調控RNA已成為分子生物學中的熱點和前沿。因為，小干擾RNA在細胞質中調控蛋白質的生物合成，在細胞核內引發DNA的甲基化，進而引發表觀遺傳學的一系列變化，可謂“重權在握”。

除此以外，一些微RNA還可以激活心肌細胞的再生能力。在我們出生后不久，心臟就喪失了再生能力。所以，當心臟病發作時，心肌細胞死亡，受損心肌並未長出新生的心肌細胞，而是被瘢痕組織替代。如今，義大利德里亞斯特國際遺傳工程和生物技術中心的莫羅·賈克（Mauro Giacca）及其同事們，已經鑒定出了能夠激活成年人心肌細胞分裂增殖的分子。之後，他們將在真正的生命體上利用這些分子，誘導心肌細胞分裂增殖。此項工作燃起了我們讓受損心臟重獲新生的希望。

為了弄清楚哪些微RNA參與心肌細胞的分裂，賈克的團隊在人工培養的嚙齒動物心肌細胞中測試了875個人類微RNA。他們發現有204個微RNA可以再度激活細胞增殖，其中兩個能夠影響近2000個基因。賈克認為，只要微RNA不會引起其他細胞的增殖，比如造成腫瘤之類的，對心臟病突發人群來說，這一方法將會成為一項很有價值的介入治療法。

但RNA調控功能不僅限於小分子RNA，大型RNA調控本領也不示弱。女性細胞中有一種長達一萬核苷酸的XistRNA，最終能使女性一條染色體被關閉，使男女性X染色體編碼基因的表達量相同。

調控RNA擁有龐大的家族，至今已知的就有小閱讀框RNA、印記RNA、微衛星RNA、反向轉錄RNA、反轉座子RNA等等，還有更多種類有待科學家發現。

自2005年以來，我國已有五個與RNA有關的國家重大項目。我國科學家在腫瘤、心血管病等領域，也已取得一些好的成績。世界各國已有多種核酸技術進入生物產業，過百種的各類核酸藥物進入臨床試驗。

從生物學機理上來說，miRNA有成為腫瘤標誌物的優勢，它是腫瘤細胞主動分泌的，隨著腫瘤細胞的生成、凋零，miRNA的表達量一直在變化，所以每種miRNA的表達量代表了在某一刻人類體內健康或者疾病的信息。MiRXES在人體這2000多種miRNA中，他們找出了與胃癌高度相關的12種miRNA，當人體中出現胃癌細胞時，這12種miRNA在血液中的濃度會出現異常。