2016-11-07
轉錄組學(xue)的(de)高通量測(ce)序可(ke)以(yi)同時(shi)對mRNA，lncRNA，miRNA和circRNA進行(xing)研(yan)(yan)究，關注基(ji)因的(de)表達差異變化是(shi)其(qi)中一(yi)方面主(zhu)要的(de)研(yan)(yan)究內容，除(chu)此之外，學(xue)者們更為感興趣的(de)是(shi)這些RNA分子之間有著怎樣的(de)互作調控(kong)網絡關系!
近年來為大家所(suo)熟知的(de)ceRNA（competitive endogenous RNA，競爭性(xing)內源RNA），它不是某一種RNA分子，ceRNA包(bao)括mRNA、假(jia)基因(yin)轉錄物、長鏈非編碼(ma)RNA（lncRNA）和環狀RNA（circRNA）等。ceRNA假(jia)說認為，內源性(xing)(xing)RNA分子具有(you)miRNA作用(yong)位點，可以(yi)競爭性(xing)(xing)的與miRNA結(jie)合(he)，從而間接調控miRNA靶基因(yin)的表達，這種競爭性(xing)(xing)結(jie)合(he)miRNA的作用(yong)又被叫做(zuo)miRNA海綿作用（microRNA sponges）。
今年4月4日，《Nature Reviews Genetics》上發表了一篇題為“Endogenous microRNA sponges: evidence and controversy”的綜述，該文中提出了ceRNA假說的一些理論依據和爭議之處。
ceRNA假(jia)說(shuo)于2011年(nian)由哈佛醫學院(yuan)Pier Paolo Pandolfi研究(jiu)小組(zu)提(ti)出，它是一種基因表達調(diao)控(kong)(kong)模(mo)式，是指mRNA之間(jian)可以通(tong)過(guo)miRNAs反應原(yuan)件（MREs）達到相(xiang)互調(diao)控(kong)(kong)的(de)目的(de)。ceRNA假(jia)說(shuo)的(de)提(ti)出賦予(yu)了mRNA和非編碼(ma)RNA新的(de)、更(geng)為廣泛的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學功能。各種類型(xing)RNA之間(jian)通(tong)過(guo)RNA-RNA對話所構(gou)成的(de)調(diao)控(kong)(kong)網(wang)絡(luo)在生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學和病理生(sheng)(sheng)(sheng)理過(guo)程中發揮作用(yong)。
圖1 競爭性內源RNA機制
自該假說提出以來，有大量的研究結果為它提供了支持，但是也引發了一些質疑。在該綜述中，作者們評估了支持和反對ceRNA假說的一些證據，以及內源性miRNA海綿（miRNA sponge）互相作用的影響。如環狀RNAcIRS?7(也叫做CDR1?AS) 可調控中樞神經系統中miR-7的活性；cir?ITCH可通過(guo)海綿(mian)作用(yong)吸附miR-7, miR-17 和(he) miR-214，從(cong)而調(diao)控食管鱗狀上皮(pi)癌細胞（ESCC）中泛素蛋白連接酶E3（ITCH）的(de)表(biao)達(da)。此外，研究者還發現病(bing)毒核小(xiao)RNA（snRNA）也具有miRNA海綿(mian)作用(yong)，如皰(pao)疹病(bing)毒產生(sheng)的(de)尿嘧啶富集的(de)snRNA，它們具有大量的(de)宿主miRNAs（miR-16, miR-27a and miR-142-3p）結合(he)位點。
在(zai)ceRNA調控(kong)(kong)網絡中，mRNA的(de)數量占大多數，mRNA 3’UTR區域(yu)含有高度保守的(de)miRNA結合位點(dian)，它們之間存在(zai)負調控(kong)(kong)關系，其他RNAs對miRNA的(de)競爭性結合作用，從而(er)間接(jie)使(shi)靶基因mRNA的(de)表達上調。
此外(wai)，文(wen)章中介紹的(de)內容還包括人工miRNA抑制劑(ji)（miRNA海(hai)綿）、ceRNAs的(de)實驗(yan)證據(ju)、ceRNA網絡(luo)、轉錄組廣泛的(de)RNA競爭、增強(qiang)ceRNA活性的(de)模型以及ceRNA驗(yan)證的(de)限制性等。
圖2 miRNA競爭性結合的RNAs
圖3 轉錄組廣泛的miRNA競爭性結合實驗策略
圖4 miRNA在ceRNA中的結合位點分布
在(zai)結論部分，作(zuo)者(zhe)們表示，考察了(le)ceRNA假說的相關證據發現，它在(zai)評估與異常轉(zhuan)錄組變化相關的病理(li)方面有最大的作(zuo)用，如3’UTRs的廣泛重(zhong)構以(yi)及(ji)癌癥中觀察到(dao)的多聚腺(xian)苷(gan)酸化動力學。
2015年8月發表的(de)(de)(de)一(yi)篇題為“Competing endogenous RNA in cancer: a new pattern of gene expression regulation”的(de)(de)(de)文章中(zhong)，作者們表示，目前ceRNA的(de)(de)(de)研(yan)究仍然處于起步階段，每種類型(xing)的(de)(de)(de)ceRNA研(yan)究例(li)子都(dou)較少(shao)。一(yi)方(fang)面，我(wo)們需(xu)要發現更多類型(xing)的(de)(de)(de)ceRNA，另一(yi)方(fang)面需(xu)要探索ceRNA交叉對話是(shi)否是(shi)一(yi)個普遍(bian)的(de)(de)(de)、大型(xing)的(de)(de)(de)RNA轉錄調控網絡!
參(can)考(kao)文(wen)獻
1. Thomson D W, Dinger M E. Endogenous microRNA sponges: evidence and controversy.[J]. Nature Reviews Genetics, 2016.
2. Qu J, Li M, Zhong W, et al. Competing endogenous RNA in cancer: a new pattern of gene expression regulation[J]. International Journal of Clinical & Experimental Medicine, 2015, 8(10):17110-17116.
