microRNA作为靶点在药物设计中的应用.docVIP

microRNA作为靶点药物设计1993 年 Lee 等[1]在对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditiselegans）进行遗传分析时发现了第一个 microRNA——lin-14，它的长度为 22bp，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。 有研究表明microRNA可能与疾病发生有密切的关系，在不同类型疾病的发生过程中，microRNA的水平及其调节作用是不同的。鉴于microRNA的重要性，本文归纳了近年来在该领域研究中的关键问题，总结了microRNA的作用机制及其作为小分子药物作用靶点研究的主要进展，其在疾病发生发展过程中的重要性及潜在应用前景，以此为线索，对设计合成新一类基因治疗药物的研究前景进行了展望。 1 microRNA的作用机制及其生物学功能 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RNAseⅢ酶、DGCr/Pasha以及Dicer酶作用产生。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[11]。 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。但是，由于每个microRNA具有调节数百甚至数千mRNA的能力，导致microRNA作用缺乏基因特异性，这在一定程度上阻碍了其作为基因诊断和治疗靶点的应用。 有趣的是，在心脏、脑、肝脏等不同的组织中，都有特异性microRNA占主导地位，提示其在组织分化过程中发挥重要作用[6]。目前已有证据提示在包括癌症在内的一系列人类疾病中microRNA可能是新的治疗靶点。 2 microRNA与疾病的关系 2．1 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[12]发现在慢性淋巴细胞白血病中mir15和mir16双双下调。Lu等[13]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[14]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[15]提出mir-15b与恶性黑色素瘤的增殖和凋亡都是相关的。Nakano等[16]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。 由于最近提出的原癌microRNA组学(Oncomirs)[17]这一崭新概念，将调节microRNA的小分子物质应用于肿瘤细胞的研究具有很大潜力，这一理论假设具有一定的事实基础，因为microRNA可调节很多与真核生物生存和增殖密切相关的基因，且microRNA是完全天然的内源性反义调节因子。另外，Meng等[18]首次报道了应用化疗药物作用于人类癌细胞可影响micr