microRNA——药物开发的新靶点(1)
摘 要 微小RNA(microRNA)是一类长约22 nt的非编码单链RNA，由前体经酶作用而得，它是细胞的内源性物质，普遍存在于动植物中，高度保守，在生命体的生长、发育、疾病发生发展的过程中起到了基因调控作用，它与重大疾病，如肿瘤、心脏疾病、神经性疾病等都有着密切的关联，因此成为新药开发的一个重要新靶点，以它为靶点的药物设计和药物研发工作也在不断探索中。本文就其研究的历史、生物合成和作用机制、生物功能、与疾病的关系以及以microRNA为靶点的药物设计的研究情况做一个简单的综述。
关键词 微小RNA 药物开发 靶点
中图分类号：Q522 文献标识码：A 文章编号：1006-1533(2012)03-0031-05
microRNA—a new target for drug development
, 百拇医药
WANG Ying-qiu，LIU Yan，HU You-jia
(State Laboratory of New Drug and Pharmaceutical Process，Shanghai Institution of Pharmaceutical Industry，Shanghai，200437)
ABSTRACT microRNA is a class of ~22 nt small non-coding single chain RNA which is an endogenous substance and produced from precursor through enzymatic reaction. microRNAs are highly conserved and are ubiquitous in both animals and plants. They act as the regulators in the growth and proliferation of cells，and play an important role in the development of many diseases. These make microRNAs become promising new targets for the discovery of new drugs. A lot of research works have been involved in studying and designing novel drugs targeting microRNAs. In this paper，the discovery，biosynthesis and mechanism as well as biologic function of microRNA are reviewed.
, 百拇医药
KEY WORDS microRNA；drug development；target
1 microRNA的研究历史
1993年Lee等[1]在对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)进行遗传分析时发现了第一个microRNA——lin-14，它的长度为22核苷酸(nt)，它是一个非编码的单链RNA，可以控制细胞的发育，通过反义的RNA-RNA反应在转录后水平下调lin-14蛋白的表达。2000年Reinhart等[2]发现了第二个microRNA——let-7，它在线虫的发育过程中可以下调lin-28和lin-41的表达。2001年Lee等[3]通过cDNA克隆和对生物资料的分析，在秀丽隐杆线虫中又发现了15种新的microRNA，其中有3种在哺乳动物以及昆虫中有明显的同系物。同年Lau等[4]也报道了55种之前在线虫中不知道的microRNA，其中一些在果蝇和人类的基因组中也有发现。Lagos-Quintana等[5]在2001年报道microRNAs存在于脊椎和无脊椎动物中。microRNAs广泛存在，高度保守及其表达方式，都说明它在动物中具有广泛的调节功能。因此在随后的研究中，许多的实验室相继发现了更多的microRNAs，这使得其家族迅速扩增，到2003年就已经有200多个成员了[6～10]。到2010年，在人体内确认存在的microRNAs有800多个。
, 百拇医药
众多microRNAs发现后，人们开始致力于研究其作用与功能。2004年Poy等[11]证明了miR-375 是胰岛素分泌的调节子，并指出其可以作为糖尿病治疗的新靶点。Sullivan等[12]发现SV40编码的microRNA可以降低T细胞的敏感性，与病毒复制有关。He等[13]发现miR-17-92簇是一个潜在的人致癌基因，可调节肿瘤的形成。近年来的研究证明microRNA在肿瘤、心脏病等重大疾病中扮演着重要的角色，为药物的设计与研发提供了新的靶点，成为制药领域和生命科学领域的一大热点，吸引了许多科学家致力于microRNA药物的设计研发。
2 microRNA的作用机制与生物学功能
microRNA是一个长度为18～26个核苷酸的小分子单链非编码RNA，是生物体内源基因转录形成分子内或分子间双链结构后，经RNase Ⅲ酶、DGCR/Pasha以及Dicer酶作用产生。
, 百拇医药 大多数microRNA由位于基因间隔区的核苷酸序列编码，转录方向与相邻的基因往往相反。另一类位于基因内含子中的microRNA，随着基因mRNA转录而包含在mRNA的前体中，转录方向与对应的基因一致，此类microRNA的表达具有组织特异性[14]。
microRNA在进化过程中高度保守，它对于其同源mRNA的抑制作用很大部分取决于其5'端的2～8个核苷酸序列[15]。若microRNAs与mRNA的3'端完全或者部分互补结合，则在胞浆中形成的RISC复合体(RNA-induced silencing complex)使mRNA降解从而抑制蛋白质的合成，达到在翻译水平对基因表达进行调控。但是目前microRNAs使基因沉默的确切机制还不是很清楚，有报道称其既可以作用于翻译起始后的延长阶段，也可以抑制翻译的起始阶段；还可以导致与翻译偶联的蛋白质降解以及使翻译提前终止(核糖体脱落)；快速脱腺苷酸化是microRNA抑制基因表达的新机制[16]。
microRNA广泛存在于生物中，它是一个重要的基因调节子。microRNA的功能遍布生命体的发生、生长、发育、分化、信号转导、疾病和死亡的各个阶段。多种microRNAs在细胞内的表达，使得细胞处在一个受内源性microRNA调节的环境中，维持着细胞内mRNA的水平，从而使各种蛋白质的水平处于一个正常范围。因此microRNA与许多疾病有着密切的关系。
, 百拇医药
3 microRNA与疾病的关系
3.1 microRNA与肿瘤
microRNA与多种肿瘤的形成、癌症发生都有着密切的关系。Calin等[17]发现在慢性淋巴细胞白血病中miR15和miR16双双下调。Lu等[18]报道从microRNAs的表达谱可以区分出低分化的肿瘤，这一现象也说明microRNAs与肿瘤的分化有关联。另外研究也证明microRNA与癌症(如乳腺癌)的转移也有关联，在乳腺癌的恶化进程中起到促进或抑制作用。He等[13]指出microRNA可以调节肿瘤的形成，而且暗示miR17-92簇是一个潜在的人类致癌基因。另外Satzger等[19]提出miR-15b与恶性黑色素瘤的增殖和凋亡都是相关的。Nakano等[20]通过功能筛选得到了microRNA491，它在结肠直肠瘤细胞中以 Bcl-X(L)为靶点诱导细胞的凋亡。这些实验结果都很好证实了microRNA与肿瘤有着密切的关系，它可以作为一个检测和治疗肿瘤的靶点。, 百拇医药(王颖秋 刘艳 胡又佳)
关键词 微小RNA 药物开发 靶点
中图分类号：Q522 文献标识码：A 文章编号：1006-1533(2012)03-0031-05
microRNA—a new target for drug development
, 百拇医药
WANG Ying-qiu，LIU Yan，HU You-jia
(State Laboratory of New Drug and Pharmaceutical Process，Shanghai Institution of Pharmaceutical Industry，Shanghai，200437)
ABSTRACT microRNA is a class of ~22 nt small non-coding single chain RNA which is an endogenous substance and produced from precursor through enzymatic reaction. microRNAs are highly conserved and are ubiquitous in both animals and plants. They act as the regulators in the growth and proliferation of cells，and play an important role in the development of many diseases. These make microRNAs become promising new targets for the discovery of new drugs. A lot of research works have been involved in studying and designing novel drugs targeting microRNAs. In this paper，the discovery，biosynthesis and mechanism as well as biologic function of microRNA are reviewed.
, 百拇医药
KEY WORDS microRNA；drug development；target
1 microRNA的研究历史
1993年Lee等[1]在对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)进行遗传分析时发现了第一个microRNA——lin-14，它的长度为22核苷酸(nt)，它是一个非编码的单链RNA，可以控制细胞的发育，通过反义的RNA-RNA反应在转录后水平下调lin-14蛋白的表达。2000年Reinhart等[2]发现了第二个microRNA——let-7，它在线虫的发育过程中可以下调lin-28和lin-41的表达。2001年Lee等[3]通过cDNA克隆和对生物资料的分析，在秀丽隐杆线虫中又发现了15种新的microRNA，其中有3种在哺乳动物以及昆虫中有明显的同系物。同年Lau等[4]也报道了55种之前在线虫中不知道的microRNA，其中一些在果蝇和人类的基因组中也有发现。Lagos-Quintana等[5]在2001年报道microRNAs存在于脊椎和无脊椎动物中。microRNAs广泛存在，高度保守及其表达方式，都说明它在动物中具有广泛的调节功能。因此在随后的研究中，许多的实验室相继发现了更多的microRNAs，这使得其家族迅速扩增，到2003年就已经有200多个成员了[6～10]。到2010年，在人体内确认存在的microRNAs有800多个。
, 百拇医药
众多microRNAs发现后，人们开始致力于研究其作用与功能。2004年Poy等[11]证明了miR-375 是胰岛素分泌的调节子，并指出其可以作为糖尿病治疗的新靶点。Sullivan等[12]发现SV40编码的microRNA可以降低T细胞的敏感性，与病毒复制有关。He等[13]发现miR-17-92簇是一个潜在的人致癌基因，可调节肿瘤的形成。近年来的研究证明microRNA在肿瘤、心脏病等重大疾病中扮演着重要的角色，为药物的设计与研发提供了新的靶点，成为制药领域和生命科学领域的一大热点，吸引了许多科学家致力于microRNA药物的设计研发。
2 microRNA的作用机制与生物学功能
microRNA是一个长度为18～26个核苷酸的小分子单链非编码RNA，是生物体内源基因转录形成分子内或分子间双链结构后，经RNase Ⅲ酶、DGCR/Pasha以及Dicer酶作用产生。
, 百拇医药 大多数microRNA由位于基因间隔区的核苷酸序列编码，转录方向与相邻的基因往往相反。另一类位于基因内含子中的microRNA，随着基因mRNA转录而包含在mRNA的前体中，转录方向与对应的基因一致，此类microRNA的表达具有组织特异性[14]。
microRNA在进化过程中高度保守，它对于其同源mRNA的抑制作用很大部分取决于其5'端的2～8个核苷酸序列[15]。若microRNAs与mRNA的3'端完全或者部分互补结合，则在胞浆中形成的RISC复合体(RNA-induced silencing complex)使mRNA降解从而抑制蛋白质的合成，达到在翻译水平对基因表达进行调控。但是目前microRNAs使基因沉默的确切机制还不是很清楚，有报道称其既可以作用于翻译起始后的延长阶段，也可以抑制翻译的起始阶段；还可以导致与翻译偶联的蛋白质降解以及使翻译提前终止(核糖体脱落)；快速脱腺苷酸化是microRNA抑制基因表达的新机制[16]。
microRNA广泛存在于生物中，它是一个重要的基因调节子。microRNA的功能遍布生命体的发生、生长、发育、分化、信号转导、疾病和死亡的各个阶段。多种microRNAs在细胞内的表达，使得细胞处在一个受内源性microRNA调节的环境中，维持着细胞内mRNA的水平，从而使各种蛋白质的水平处于一个正常范围。因此microRNA与许多疾病有着密切的关系。
, 百拇医药
3 microRNA与疾病的关系
3.1 microRNA与肿瘤
microRNA与多种肿瘤的形成、癌症发生都有着密切的关系。Calin等[17]发现在慢性淋巴细胞白血病中miR15和miR16双双下调。Lu等[18]报道从microRNAs的表达谱可以区分出低分化的肿瘤，这一现象也说明microRNAs与肿瘤的分化有关联。另外研究也证明microRNA与癌症(如乳腺癌)的转移也有关联，在乳腺癌的恶化进程中起到促进或抑制作用。He等[13]指出microRNA可以调节肿瘤的形成，而且暗示miR17-92簇是一个潜在的人类致癌基因。另外Satzger等[19]提出miR-15b与恶性黑色素瘤的增殖和凋亡都是相关的。Nakano等[20]通过功能筛选得到了microRNA491，它在结肠直肠瘤细胞中以 Bcl-X(L)为靶点诱导细胞的凋亡。这些实验结果都很好证实了microRNA与肿瘤有着密切的关系，它可以作为一个检测和治疗肿瘤的靶点。, 百拇医药(王颖秋 刘艳 胡又佳)