miRNA在动物繁殖性能中的研究进展

祁云霞，达 赖，付绍印，何小龙，张兴夫，王 标，特日格勒，刘永斌

（内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031）

微小RNA（microRNA，简称miRNA）是非编码RNA（non-coding RNA）家族的一员，长度一般在18～25 nt（nucleotide），普遍存在于真核生物中。 编码miRNA的基因一般位于蛋白编码基因的内含子区，不翻译成蛋白质。miRNA序列在不同物种间保守性强，表达具有时空特异性，是其他功能基因表达的重要调控分子，参与多种重要的生命活动。据推测，人体中超过三分之一的基因都受到miRNA 的调控［1］。

1 miRNA的发现

1993年，Lee等在研究线虫时克隆到1个基因lin4，该基因不编码蛋白质，而是编码一个长度为22 nt的小分子RNA，调控胚胎发育［2］。7年后，在线虫中发现了第2个同样具有基因调控功能的小分子RNA 1et-7。后来陆续在果蝇、小鼠和人类等生物中也发现了这样的小分子RNA，它们长度在18～25 nt，作为非编码基因组的一部分调控基因表达，被命名为miRNA。截至目前，已在小鼠上发现了1 915种成熟miRNA，人上发现了2 588种miRNA［miRBase数据库（V21）2014年 6月发布数据］［3］，并且这一数量还在不断增长。

2 miRNA的生物合成及作用机制

miRNA由基因组DNA在细胞核内转录形成初级pri-miRNA后，经过核糖核酸酶Drosha剪切成发夹结构的前体pre-miRNA，后者被运送出核后由核糖核酸酶 Dicer加工成熟［4-6］。成熟的miRNA通过RNA诱导沉默复合体（RISC）作用于靶基因的 mRNA 的 3′非翻译区（3′-UTR），降解靶基因mRNA或抑制其翻译。近年发现，miRNA也可以作用于mRNA的编码区，直接调节基因的翻译过程，而且在不同物种中，靶位点也不具有保守性［7］。miRNA的生物合成和作用机制可用图1表示。

3 国外研究进展

图1 miRNA的生物合成与工作原理［8］

随着研究的深入，miRNA在雌性哺乳动物生殖过程中的作用也逐渐受到重视。Dicer是miRNA成熟过程中必需的加工酶，敲除Dicer后雌性小鼠会产生不同表型的缺陷，但有个共同的特点是都出现不同程度的生殖缺陷，这些生殖缺陷是由Dicer敲除后pre-miRNA的聚集和成熟体的减少导致的［9-10］。

Rajkovic研究小组［11］利用 miRNA 芯片技术研究了鼠卵巢中miRNA的表达情况，在检测的373种鼠miRNA中有177种在野生型新生鼠的卵巢中显著表达，其中表达量最高的是miR-199a；而在人上的研究发现，人卵巢上皮癌发生过程中，miR-199a 的表达量急剧降低［12-13］。

Pan等［14］利用基因芯片，比较了人子宫内膜基质细胞和腺上皮细胞的miRNA表达，发现在检测的287个miRNA中有32个差异表达，这些差异表达miRNA的靶基因中，有一部分与维持子宫内膜功能相关，例如转化生长因子（TGF-β）和受体、雌激素受体（ER）、孕酮受体（PR）和芳香化酶CYP19A1。此外，类固醇激素可调节子宫内膜中miRNA表达，例如，子宫内膜基质细胞和上皮细胞中的miR-20a、miR-26a和miR-21受雌激素和孕酮调节；miR-20a在基质细胞中的表达、miR-21在腺上皮的表达受雌激素下调；孕酮抑制基质细胞中miR-20a、miR-26a和miR-21的表达，但在腺上皮中却对miR-20a和miR-26a有明显的上调［14］。

Fiedler等［15］比较小鼠排卵前卵巢颗粒细胞的miRNA表达谱，发现LH/hCG处理前后在所检测的212个miRNA中，有13个差异表达，其中miR-132和miR-212在LH/hCG处理后均显著上调。用实时定量PCR检测发现，无论体内或体外，LH/hCG可以同时上调miR-132和miR-212的前体和成熟体。

在牛的生殖系统中，包括子宫、卵巢、输卵管以及黄体等组织器官也发现了大量的miRNA表达，如 miR-18a、miR-29a 和 miR-199 等［16］。

4 国内研究进展

在国内，姚桂东［17］对小鼠卵泡发育过程中的miRNA进行了研究，他们检测了TGF-β1刺激小鼠腔前卵泡颗粒细胞的miRNA表达变化情况，结果发现3个miRNA发生显著上调，13个miRNA显著下调［17］。其中，miR-224是上调最为显著的miRNA之一。这种上调效果可以通过在颗粒细胞培养基中加入SB431542而阻断，其中SB431542是一种能够阻断TGFβ下游Smad2/3发生磷酸化的抑制剂，表明TGF-β1促进颗粒细胞miR-224的上调至少部分是通过经典的TGF-β/Smads信号通路［17］。

苏立杰等［18］分析了大白猪胎盘（妊娠33 d和90 d）的MicroRNA表达变化，从检测的56个miRNA中筛选出31个差异表达miRNA。这些差异miRNA的靶基因主要富集在细胞过程、发育过程、代谢过程以及生物黏附等GO条目中。通路分析发现，显著富集的通路与黏附、新陈代谢和内分泌功能密切相关［18］。

康丽［19］利用Solexa测序技术研究了开产前后鸡卵巢miRNA的差异表达。对比42 d雏鸡和23周产蛋白来航鸡（各3只）的卵巢组织，获得差异表达miRNA 72个，其中上调表达34个，下调表达38个。在未开产鸡的卵巢中筛选到189个新miRNA，在开产鸡的卵巢中筛选到97个新miRNA［19］。

5 展望

由上述研究可见，miRNA在人、鼠、牛、猪和鸡等生殖系统中广泛表达，对卵泡发育、卵母细胞成熟以及性腺激素等都有调控作用。但目前对miRNA的表达模式研究居多，对功能研究尚显不足，因此应深入开展miRNA功能挖掘，以阐明miRNA在动物生殖中的作用机制。

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