miRNA- 205调控靶基因的研究进展与趋势

王蒙蒙，刘卓琦，王 晟，范瑞琦，杨晓红，罗达亚*

(1.南昌大学 基础医学院 生物化学与分子生物学教研室， 江西 南昌 330006；2.杭州电子科技大学 研究生院 学位办公室， 浙江 杭州 310018)



短篇综述

miRNA- 205调控靶基因的研究进展与趋势

王蒙蒙1，刘卓琦1，王 晟2，范瑞琦1，杨晓红1，罗达亚1*

(1.南昌大学 基础医学院 生物化学与分子生物学教研室， 江西 南昌 330006；2.杭州电子科技大学 研究生院 学位办公室， 浙江 杭州 310018)

传统的miRNA- 靶基因- 生物学功能研究思路忽略了靶基因之间、靶基因所在信号通路之间的联系，使得miRNA调控作用的整体性与关联性无法得到全面的阐释。运用整体、系统且联系的思维方式，通过对荧光素酶报告实验验证的miR- 205靶基因及其信号通路的整理和分析，将明确miR- 205的研究方向，并为突破现有miRNA研究的整体格局，探索新颖的miRNA调控机制提供帮助。

miR- 205；靶基因；研究进展与趋势

microRNA(miRNA，miR)是一类长度约22 nt的非编码小分子RNA，在转录和转录后水平调控基因表达。miRNA的发现，为探索生理、病理过程中人类基因的表达调控提供了新型的研究方向[1]。

1 非编码小分子miR- 205的研究现状

miR- 205是广泛分布于高等生物鳞状上皮组织的保守RNA分子，由于其调控诸多与肿瘤发生、发展密切相关的靶基因，现阶段miR- 205的研究主要集中在肿瘤生物学领域：miR- 205既可能以癌基因作用的方式在食管癌、卵巢癌、肺癌、子宫内膜癌中发挥作用，也可能以抑癌基因的作用方式在乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤和浸润性膀胱癌中发挥作用[2- 4]。 然而，纵观miR- 205与其他miRNA的研究

现状，大多数研究仍然局限于从单一的靶基因入手去阐明miRNA与生物学行为之间的关系，这种零散、单一的miRNA-靶基因-生物学功能研究思路忽略了靶基因所在信号通路及其之间的联系，使得miRNA调控作用的整体性与关联性无法得到全面的阐释。miRNA- 205研究的局限性，一方面造成miR- 205研究中90%以上的文献资料集中于肿瘤生物学领域，在其他领域研究甚少；另一方面，由于缺乏对miR- 205调控整体性的认知，miR- 205在肿瘤领域中的研究方向集中在细胞生长、增殖、分化、凋亡、血管生成、迁移和转移等传统领域，而与肿瘤生物学行为密切联系的生化代谢、免疫和炎性反应等其他领域的研究进展较为缓慢。为此，本综述通过对miR- 205调控靶点及其所在信号通路的整理，探索开辟miR- 205调控研究的新领域。

2 miR- 205调控靶基因的筛选及其KEGG信号通路归类

荧光素酶报告实验是目前公认的miRNA调控直接靶点的验证方法。为获得miR- 205调控的直接靶基因，通过对PUBMED收录的287篇miR- 205相关文献的阅读和整理，搜索并整理经荧光素酶报告实验验证的miR- 205直接调控靶基因27个。为确认27个靶基因的信号通路定位，进一步选择GeneCoDis3分析系统对27个靶基因进行了KEGG信号通路(KEGG Pathway)归类分析。分析结果显示，除9个靶基因未分类外，其余18个miR- 205靶基因分布于5类KEGG Pathway(表1)。

3 miR- 205调控KEGG信号通路特异基因

miR- 205调控9个KEGG信号通路特异靶基因的8篇文献，7篇来源于肿瘤生物学的研究。E2F转录因子家族蛋白通过介导细胞周期蛋白以及抑癌蛋白活性调控细胞生长、增殖及凋亡，在多种肿瘤的发生、发展过程中发挥重要的作用[5]。miR- 205能抑制恶性黑色素瘤细胞的增殖、生长及克隆形成，在多种黑色素瘤细胞中，miR- 205的表达与E2F5的表达呈现反变关系，其抑制细胞增殖的机制与其降低E2F5的表达和抑制AKT的磷酸化有密切关系。此外，在C8161.9黑色素瘤细胞中，将包含miR- 205种子序列互补的E2F5 3′-UTR克隆到质粒载体行荧光素酶报告实验，进一步验证了E2F5是miR- 205的功能靶点[6]。YES1基因为非受体酪氨酸蛋白激酶Src家族成员，作为重要的细胞信号联络分子，在细胞生长和分化、生存和凋亡以及细胞骨架重塑等过程中发挥重要的作用[7]。YES1的多效功能使其成为潜在的分子干预靶标。miR- 205在肾癌细胞系及肾癌组织中的表达明显低于非肾癌细胞系和正常肾脏组织，且与YES1的表达呈负相关。将miR- 205瞬时和稳定转染肾癌细胞系A498后，miR- 205的表达升高，YES1的mRNA 水平及蛋白表达均明显下调[8]。

表1 GeneDis3系统分析荧光素酶报告实验验证的miRNA- 205靶基因的KEGG信号通路归类

*represents the genes only classified into a specific KEGG pathway.

4 miR- 205调控KEGG信号通路支点基因

GeneCoDis3分析显示，miR- 205直接调控的9个靶基因归属于2～4个KEGG 通路，作为支点基因联络不同的生物学过程。ERBB3属于受体酪氨酸蛋白激酶表皮生长因子受体家族的成员，通过与该家族的其他成员形成异源二聚体而活化，诱导细胞增殖、分化并抑制凋亡。在乳腺癌标本中，miR- 205和ERBB3的表达具有负相关性。细胞水平实验中发现，在乳腺癌细胞中高表达miR- 205，不仅可以通过下调ERBB3的表达以及抑制下游PI3K/AKT信号通路的活化，减慢细胞增殖速度；而且，miR- 205可以通过诱导MCF7细胞对酪氨酸蛋白激酶特异性抑制剂——吉非替尼和拉帕替尼的敏感性而杀伤肿瘤细胞[9]。LAMC1承担联络细胞间通讯的作用，与肿瘤、感染性和神经退化性疾病的发生、发展均密切相关。miR- 205前体转染的MDA-MB- 231和BT- 549乳腺癌细胞系中LAMC1蛋白水平下调；相反，在SUM- 149 乳腺癌细胞系中转染anti-miR- 205后LAMC1蛋白表达增加。在乳腺癌组织样本中进行免疫组化和原位杂交检测，观察到miR- 205和LAMC1蛋白表达之间存在显著负相关。荧光素酶报告分析证实miR- 205可以直接作用于LAMC1[10]。

5 miR- 205调控KEGG信号通路未分类基因

KEGG信号通路未分类基因编码的蛋白，大部分通过单独或形成蛋白复合体与特异核酸序列结合而发挥调控基因表达的作用。作为转录起始前复合物的组成部分，共激活蛋白MED1通过与多种转录因子形成复合物协助RNA聚合酶对基因的转录[11]。将miR- 205双链寡核苷酸模拟物或抑制剂转染人绒毛膜滋养层细胞系HTR- 8/SVneo后，内源性MED1蛋白表达量发生反向变化[12]。前列腺癌的相关研究中同样发现，miR- 205能下调正常前列腺细胞中MED1的mRNA与蛋白表达；与癌旁正常组织相比，原发前列腺癌中miR- 205的甲基化诱导其表达下调，并与MED1的表达呈现反变关系[13]。E-黏连蛋白是负责细胞黏着和维持细胞骨架的黏合连接复合体的重要组成部分。E-黏连蛋白的下调表达可以导致多种肿瘤的早期转移。ZEB1和ZEB2是抑制E-黏连蛋白转录相关的同源结构域转录因子，在多个研究报道中被确认为miR- 205的调控靶点[14- 15]。在食管鳞癌细胞中转染miR- 205的抑制剂后，ZEB2表达升高，诱导细胞E-黏连蛋白的表达明显减少和N-黏连蛋白表达上调。食管鳞癌细胞通过以上过程诱导的EMT获得更强的转移表型[16]。

6 miR- 205调控机制的研究趋势

随着miRNA领域的研究思路与研究手段逐渐完善，越来越多的miRNA及其调控分子机制被发现并阐明，对该领域的后续研究空间提出了新的挑战。为此，通过对miR- 205调控靶点及其所在信号通路的整理分析，思考并探索miR- 205的研究趋势，将为miR- 205及其他miRNA的研究开辟新的方向：1)利用高通量芯片或深度测序分析技术，构建整体、系统的miR- 205调控多基因、多信号通路网络，将为miR- 205的研究注入新的动力。将miR- 205模拟物转染MDA-MB- 231细胞系后，通过mRNA表达谱芯片分析获得288个下调基因，IPA生物学软件分析显示，差异表达的基因与细胞运动、细胞生长与增殖、肿瘤、细胞间信号联络、炎症反应等相关[17]。在前列腺癌的研究中，通过AGO2介导的RNA免疫共沉淀-表达谱芯片分析手段获得与miR- 205相互作用的mRNA，不仅发现这些miR- 205关联基因与MAPK/ERK、Toll样受体、IL- 6介导的信号通路存在密切联系，而且结合荧光素酶报告实验等验证了miR- 205靶向调控其中一个与前列腺癌发生密切相关的关键基因——AR[18]。2)miR- 205通过支点基因及其信号通路参与调控肿瘤之外的其他多种生物学进程，这将突破miR- 205现今研究主要局限于肿瘤生物学领域的格局，拓宽miR- 205的研究广度。以miR- 205调控的信号通路支点基因PTEN为例，PTEN不仅通过负调控PI3K/AKT 通路发挥致癌作用[19]，而且可以通过PI3K/AKT依赖和非依赖性两条途径负调控糖酵解和谷氨酰胺分解两个关键代谢途径，调控细胞能量代谢[20]。这为促进miR- 205在非肿瘤学领域的创新研究指明了方向。3)miR- 205与其他miRNA通过共调基因、共调信号通路联络在一起，为miRNA与其他miRNA相互作用的研究提供了可能。在角膜上皮中，INPPL1是miR- 205调控的一个靶点，miR- 184可以通过干扰miR- 205的表达，导致INPPL1诱导的AKT信号通路的阻滞，以调控角质细胞的凋亡[21]。这是首个证明miRNA负调控另一个miRNA以维持靶蛋白水平的实例。

同时，miRNA互作调控网络将联络同一miRNA的不同信号通路和生物学过程相互联系，为生物学行为的调控机制探索开创了新的研究领域。miR- 205靶向的PTEN可以调控细胞能量代谢和肿瘤生物学行为，提示以PTEN作为信号通路支点基因联络的能量代谢与肿瘤发生、发展之间存在密切联系。同样，miR- 122、miR- 146a、miR- 205等均参与了炎性反应和肿瘤的发生、发展[22- 24]，提示以以上miRNA联络的炎症与肿瘤之间也存在密切的联系。如今，肿瘤细胞能量代谢异常以及慢性迁延性非可控性炎症诱导并促进肿瘤转移的观点已被充分验证并广为接受[25]。

结合miRNA- 205的以上综述分析，可以看到，以miRNA联络的多信号通路以及多种生物学行为之间密切联系的事实。为此，运用整体、系统且联系的思维方式，探索新颖的miRNA调控机制，充分挖掘miRNA研究中的潜能，将突破现有的miRNA研究格局，为系统性疾病的研究开辟新的思路。

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新闻点击

老年妇女有抑郁症或服抗抑郁药可增糖尿病心血管病风险

2013-06-21《美国新闻与世界报道·每日健康新闻》(U.S.News & World Report·HealthDay Reporter)报道，一项新的研究发现，老年妇女有抑郁症或服用抗抑郁药可能会增加糖尿病和心血管疾病的风险。

研究人员观察了美国几千名绝经后的妇女约8年的数据。这些有抑郁症或使用抗抑郁药的人比那些没有抑郁症未服用抗抑郁药的人，更倾向于有较高的身体质量指数(BMI)，腰围也较大并有炎性反应。这些数据都与糖尿病和心血管疾病的风险增加有直接关系。

该研究发表于美国公共卫生杂志(American Journal of Public Health)。

Research progress and trend for miRNA- 205 regulated targets

WANG Meng-meng1, LIU Zhuo-qi1, WANG Sheng2, FAN Rui-qi1, YANG Xiao-hong1, LUO Da-ya1*

(1.Dept. of Biochemistry and Molecular Biology, School of Basic Medical Sciences, Nanchang University, Nanchang 330006; 2.Academic Degree Office, Graduate School, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)

Traditional research ideas of miRNA-target gene-biological function have ignored the contact between the target genes and signaling pathways involved, making the integrity and relevance of miRNA regulatory mechanisms not be fully elucidated. Integrated with systematic and relevant way of thinking, summarization and analysis for the luciferase reporter assay validated miR- 205 target genes and their related signaling pathways will pave the way for new research area for miR- 205, and, it will be helpful for breaking through the status quo and exploring the novel research areas for miRNA.

miR- 205; target genes; research progress and trend

2014- 05- 15

2014- 06- 22

国家自然科学基金(30860319，81160248，81360313)；江西省研究生创新专项资金(YC2013-S006)

1001-6325(2015)01-0112-05

R34

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*通信作者(corresponding author)：luodaya@hotmail.com