microRNA是真核生物体内一类重要的、具有调节作用的小分子RNA。植物microRNA对植物的生长、发育及环境应答等均有重要调控作用。尽管已有一些植物microRNA的综述,但鲜有文章突出总结microRNA调控作物农艺性状的相关成果。本文重点总结了microRNA对作物农艺性状方面调控的研究进展,microRNA能够影响包括漆酶、抗氧化酶、DELLA蛋白、胁迫耐受蛋白、生长素响应因子、增殖细胞因子等在内的多种酶、功能蛋白质以及转录因子的表达水平,也调控作物体内如木质素、赤霉素、脯氨酸、谷胱甘肽等重要生物活性物质的含量。通过参与不同的调节机制,microRNA调控作物体内的物质运输与代谢、器官发育以及在各类胁迫下的抗逆性,在作物的形态学、生物量、籽粒产量、营养代谢和逆境应答等方面均发挥重要作用。最后本文探讨了这些microRNA在农业生产应用中的巨大潜力,为未来作物改良与育种工作提出可行的策略与方向。

长非编码RNA CASC15(long non-coding RNA CASC15,CASC15)被认为是一种与肿瘤相关的lncRNA,参与调控多种肿瘤的侵袭、增殖和迁移等生物学过程。然而CASC15在细胞内脂质代谢中的作用仍不明确。胆固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)是细胞内调控脂质代谢的关键转录因子,其成员SREBP1a主要调控脂肪合成中关键酶基因的表达。本文通过分子生物学实验及细胞功能学实验,研究CASC15对人肝细胞中脂质调控因子SREBP1a表达及定位的影响。研究结果显示,在肝细胞中,过表达CASC15(P＜0.001)后细胞内的SREBP1a的mRNA和总蛋白质水平不变,前体蛋白质水平增加(P＜0.05)且定位发生改变,即入核增加;SREBP1a调控脂肪酸合成相关产物游离脂肪酸(P＜0.001)和甘油三酯(P＜0.001)呈下调趋势。本文揭示了CASC15调控肝细胞脂代谢的一种可能机制,希望为脂代谢紊乱相关疾病的治疗和研究提供新思路。

微RNA(microRNA,miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在细胞增殖、分化及凋亡等生物过程中发挥重要调节作用,其异常表达与多种疾病的发生发展密切相关。因此,对特定miRNA进行精准检测,有助于疾病的早期诊断与及时治疗。核酸生物传感器凭借化学性质稳定、设计简单、可编程性及易修饰等优点受到广泛关注。其中,G-四链体功能性核酸是一种富含鸟嘌呤的DNA通过Hoogsteen型氢键形成的特殊空间结构,因其可通过范德华力及疏水作用等相互作用力与卟啉、染料和氯化血红素(hemin)等小分子结合并增强其理化性质,而广泛应用于miRNA检测领域。目前,G-四链体常与核酸扩增或纳米信号放大技术联用以提高灵敏度,既可用于目标识别,又可辅助信号输出。本文首先介绍了G-四链体的结构及其荧光增强及过氧化物酶活性提升的机制;其次,依据上述特性分别论述了G-四链体与荧光配体结合构建miRNA荧光生物传感器的研究进展,以及基于G-四链体/Hemin的miRNA生物传感平台,在比色、电化学及化学发光检测中的应用进展;最后讨论G-四链体在miRNA检测领域所面临的挑战,并展望未来发展趋势,以期促进高灵敏度及特异性的核酸生物传感器的构建。

MicroRNAs(miRNAs)是一类小的非编码RNA,在植物逆境及生物胁迫中通过调节靶基因来发挥重要的调控作用。半夏内源miR167是否参与了大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)的胁迫及相互作用关系尚不清楚。本研究利用茎环法扩增半夏内源miR167基因,命名为pt-miR167,采用生物信息学软件对其进行保守性分析,系统进化性分析及靶基因预测。在此基础上,采用qRT-PCR技术检测病毒积累量、miR167及其潜在的靶基因的表达水平,分析miR167及靶基因响应病毒侵染的表达模式。结果表明,病毒积累量在5~15 d时迅速增加,其中10 d时增加最快,随后呈现缓慢上升趋势。病毒侵染后,pt-miR167相比对照组,表达量呈下调,并且在10 d时表达量最低。进化树分析表明,pt-miR167与番茄(Solanum lycopersicum)中的sly-miR167a聚为一族,高度同源。预测的潜在主要靶基因ARF6表达量与pt-miR167表达量呈现正好相反的趋势,其在10 d时表达量达到最高。本研究表明,miRNA167参与了寄主半夏与病毒SMV的相互作用关系,研究结果有助于揭示SMV与寄主半夏之间的相互作用机制,为今后深入研究病毒与植物提供了参考,为半夏生产提供了研究的基础。

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类由反向剪切形成的单链共价闭合RNA分子,可通过吸附微RNA(microRNA,miRNA),结合RNA结合蛋白(RNA-binding protein,RBP),以及调控基因表达调控多种生命活动。此外,circRNA还能进行翻译活动,并被认为是一种有前景的生物标志物。N⁶-甲基腺嘌呤(N⁶-methyladenosine,m⁶A)为真核生物中广泛存在且最为常见的RNA修饰方式,通过m⁶A甲基转移酶(writers)、m⁶A去甲基化酶(erasers)和m⁶A识别蛋白(readers)3类调控因子发挥功能。近期的研究发现,m⁶A除了能在mRNA中发挥的作用外,对circRNA也具有调控作用。m⁶A修饰可调控circRNA的表达、稳定性、胞质转移、翻译及逃避非特异性免疫,已经被报道可以在直结肠癌、肝癌、非小细胞肺癌、宫颈癌、乳腺癌、骨肉瘤、下咽鳞状细胞癌、胰腺导管腺癌、胃癌等肿瘤中发挥作用。此外,m⁶A修饰还可以调控免疫反应。本文梳理了基于circRNA的m⁶A修饰的调控机制,阐述了m⁶A修饰circRNA在多种肿瘤及免疫反应中的调控作用,讨论了m⁶A修饰circRNA对免疫反应的影响,以及m⁶A修饰可能通过多种方式增强circRNA作为生物标志物的潜力,并且为将来临床基于circRNA的m⁶A修饰对疾病的诊断、治疗及预后提出了新视角。

近年来研究表明,长期大量吸烟可致睾丸出现不可逆性损伤进而出现精子发生受阻,凋亡信号通路在其中发挥着关键作用,其分子调控机制仍有待深入研究。本研究旨在探讨miRNA-138-5p在香烟烟雾所致小鼠睾丸支持细胞TM4细胞(正常小鼠睾丸Sertoli细胞)损伤中的靶向调控机制。MTT法、乳酸脱氢酶法和TUNEL法结果显示,CSE干预后的TM4细胞存活率显著降低(P＜0.05),细胞毒性显著增加(P＜0.05),细胞凋亡率显著增加(P＜0.05);RT-PCR和Western印迹结果证明,10% CSE干预TM4细胞后,凋亡前体基因p53、促凋亡基因Bak和胱天蛋白酶3(caspase-3)的mRNA和蛋白质表达水平显著上调(P＜0.05);在TM4细胞中转染 miRNA-138-5p 过表达质粒后同样进行CSE干预,结果显示,支持细胞存活率较转染前显著升高(P＜0.05),凋亡阳性细胞数较转染前显著降低(P＜0.05),凋亡前体p53基因、促凋亡基因Bak和Caspase-3的mRNA和蛋白质表达较转染前显著下调(P＜0.05);沉默miRNA-138-5p后,Bak、胱天蛋白酶3的mRNA和蛋白质表达水平显著增加(P＜0.05);在线数据库分析显示,miRNA-138-5p 与胱天蛋白酶3具有较高的匹配预测值,双荧光素酶报告基因结果显示,Bak未结合至miRNA-138-5p,而胱天蛋白酶3可以靶向结合至miRNA-138-5p。以上结果提示,miRNA-138-5p可靶向调控胱天蛋白酶3,减缓吸烟所致睾丸支持细胞凋亡,具有支持细胞的保护作用。

外泌体及携带的miRNA在组织器官纤维化中发挥重要作用,但相关于其在放射性心肌纤维化(RICF)的研究十分有限,本研究拟运用生物信息学分析辐射诱导的外泌体miRNA通过辐射旁效应促进RICF发生的可能分子机制。心肌成纤维细胞(CFs)是RICF的主要效应细胞,用2 Gy X射线辐照CFs后超速离心提取辐射诱导的外泌体(X-exo)和未受照射的CFs外泌体(Exo),并进行外泌体电镜观察、NTA浓度检测和CD9、CD63、CD81等外泌体表面标志蛋白质的纳米流式鉴定;随后通过RNA-seq技术检测外泌体miRNA表达谱,筛选差异表达的miRNA,预测其潜在靶基因并进行富集分析。结果显示:与未受照射的CFs外泌体相比,X射线诱导的外泌体中表达上调的miRNAs共9个(|log₂ Fold Change|>1,P<0.05),其中|log₂ Fold Change|>2的有8个,表达下调的miRNAs共19个(|log₂ Fold Change|>1,P<0.05),其中|log₂ Fold Change|>2的有12个。使用targetScan、miRWalk、miRNADB预测差异miRNA的靶基因,并进行GO及KEGG富集分析。GO富集结果显示,差异表达的miRNA调控的靶基因主要参与蛋白质磷酸化、细胞信号转导等生物学过程,富集于细胞质和细胞膜等细胞组分,发挥蛋白激酶绑定和蛋白质结合等分子功能。KEGG富集结果显示,差异表达miRNAs的靶基因主要富集于PI3K-Akt、MAPK、mTOR、ECM-receptor interaction、cAMP、Wnt、TGF-β、Notch等相关通路。对本研究富集到的信号通路进行文献梳理,表明差异表达的外泌体miRNA可能通过调节靶基因及相关信号通路促进RICF的发生发展。因MAPK、PI3k-Akt、mTOR等信号通路的活化调节主要依靠关键分子的磷酸化,并非主要依靠转录水平的调控,所以未来在探讨“外泌体miRNA通过辐射旁效应参与RICF”的机制研究中,应该着重关注ECM、cAMP、TGF-β、Wnt、Notch、Ras、Rap1等信号通路。

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是一种以心肌细胞肥厚为特征的原发性心肌病,其发病的分子机制尚未明确。本研究整合Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中编号GSE130036和GSE36946的数据集。利用R语言对数据集中的RNA表达矩阵进行表达差异性分析。对差异mRNA进行生物功能富集分析,明确研究对象染色质重塑因子以BPTF(bromodomain PHD finger transcription factor)为核心。预测miRNA靶向mRNA和lncRNA的结合位点,构建lncRNA TNRC6CAS1,miR- 30c-1-3p-BPTF内源竞争RNA(ceRNA)网络。利用实时定量PCR,酶联免疫吸附测定或免疫印迹检测,在肥厚型心肌病临床样本(20例健康人和20例肥厚型心肌病患者外周血)和心肌肥大细胞模型中验证了BPTF和lncRNA TNRC6CAS1表达的明显上调(P<0.001),而miR-30c-1-3p的表达明显下调(P<0.001)。同时,在AC16细胞中对三者的表达相关性进行初步验证。最后,分别沉默BPTF,lncRNA TNRC6CAS1或过表达miR-30c-1-3p可以抑制心肌肥大标志性蛋白质的表达。以上结果表明,lncRNA TNRC6CAS1,miR-30c-1-3p,BPTF构成的ceRNA网络可能参与调控肥厚型心肌病心肌肥大病理现象的产生。三者作为潜在的肥厚型心肌病致病分子,有望成为新的检测和治疗靶点。

黑素瘤是一种多发于皮肤的恶性肿瘤,因其侵袭性强,预后差等特点一直是科研人员关注的热点。环状RNAs(circRNAs)是一种新型内源性非编码RNA,广泛参与动物生长发育、细胞分化和信号转导等生理过程,但circRNAs在黑素瘤细胞内的分子机制尚未被充分解析。本研究以小鼠(C57BL/6J)正常黑素细胞及B16黑素瘤细胞为研究对象,采用二代测序技术分析两种细胞间circRNAs表达特性。测序结果显示,小鼠正常黑素细胞和黑素瘤细胞中共有851个circRNAs,其中195个差异表达circRNAs(DECs)。GO及KEGG数据库注释发现,DECs的来源基因主要参与细胞周期(cell cycle)、紧密结合(tight junction)、Rap1 信号通路(Rap1 signaling pathway)、TGF-beta 信号通路(TGF-beta signaling pathway)等与细胞增殖、迁移相关的信号通路;探究发现,黑素瘤细胞中显著性高表达的circE2F5(circ-3:14578602|14606309)通过上调E2F5的表达促进黑素瘤细胞增殖。circRNA靶基因预测发现,73个DECs 存在miRNA的结合位点,多个潜在靶向miRNAs参与黑素细胞增殖和迁移等过程。本研究通过对DECs来源基因功能注释、DECs靶向miRNAs预测,获得多个与黑素瘤细胞增殖和迁移相关的DECs,期望为黑素瘤研究提供新的见解。

他汀类药物能为糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy,DCM)的治疗带来一定的收益,但是其发挥作用的具体分子途径尚不明确。近期研究表明,长非编码lncRNA(long noncoding RNA, lncRNA)的异常表达与DCM的病理发展过程密切相关。为比较经瑞舒伐他汀(rosuvastatin)干预的糖尿病大鼠与常规治疗大鼠的心肌损伤程度差异,探讨瑞舒伐他汀对DCM的治疗途径和潜在靶点,本文提取DCM大鼠心肌组织总RNA,制备lncRNA芯片,筛选出差异表达的lncRNA并进行生物信息学分析。结果显示,与模型组相比,治疗组中表达呈显著差异的靶点基因有770个被上调,884个表达下调,主要与改善代谢紊乱、调节心肌细胞与胶原纤维的比例、减轻心肌损伤与运动负担、预防自主神经及微循环病变、改变生物进食习惯等功能相关;所参与的信号通路则主要富集在感官途径、信号传导、脂质代谢等方面。提示瑞舒伐他汀可通过调节这些lncRNA,参与糖脂能量代谢与离子平衡、抑制心肌纤维化进程、改善高糖毒性对自主神经功能的影响等治疗途径,发挥治疗DCM的作用。

本研究通过甲基化RNA免疫沉淀测序(methylated RNA immunoprecipitation sequencing, MeRIP-seq)、转录物组测序(transcriptome sequencing ,RNA-seq)及生物信息学技术,分析小鼠大脑中动脉栓塞/再灌注(middle cerebral artery occlusion / reperfusion, MCAO/R)模型中环状RNA (circular RNA, circRNA)差异表达谱和m⁶A修饰差异表达谱,为揭示circRNA表观遗传修饰与脑缺血再灌注损伤之间关系提供科学依据。采用Longa生物学评分评价小鼠神经功能缺损, TTC 染色法计算小鼠脑梗死体积,Dot印迹检测m⁶A整体甲基化水平。结果显示,MCAO/R 组与sham组相比出现严重神经损伤,Longa生物学评分为(2.75 ± 0.25)分,MCAO/R 组的梗死体积显著高于sham组,所占百分比为(27.63％ ± 4.24％),MCAO/R 组m⁶A整体修饰水平增加。与sham组相比,MCAO/R 组有1 787个差异表达的circRNAs(｜ log₂FC｜> 0.58,P < 0.05)。其中,852个circRNA表达显著上调,935个circRNAs表达显著下调。基因本体(gene ontgology,GO)功能分析显示,差异表达circRNAs靶基因主要参与翻译、蛋白质糖基化、激素应答、IL-6介导的信号通路、高尔基体、内质网等生物学过程;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路分析发现,差异靶基因主要与N-聚糖生物合成、Wnt信号通路、胃酸分泌、谷氨酸能突触、磷脂酶D信号通路、味觉传导、非洲锥虫病、甲状腺激素合成、胰岛素分泌等代谢途径和信号通路有关。与sham组比,MCAO/R 组有22个circRNAs发生m⁶A甲基化修饰差异(｜ log₂FC｜> 0.58,P < 0.05)。其中,14个circRNA显著上调,8个circRNA显著下调。GO和KEGG分析显示,差异甲基化circRNA主要与胞嘧啶代谢过程、骨骼肌收缩、髓样细胞分化、O-连接蛋白质糖基化等生物学过程有关,主要富集到范科尼贫血途径通路。最后,联合表达差异和m⁶A修饰差异进行分析,共筛选到7个共表达差异(既有m⁶A修饰差异,又有表达差异)的circRNA,经RT-qPCR验证,这些共表达差异circRNA表达趋势与测序一致。本研究通过对sham组和MCAO/R 组测序分析,筛选有差异表达的circRNA和有m⁶A修饰差异的circRNA,表明脑缺血再灌注可引起小鼠circRNA表达谱及m⁶A修饰谱改变,差异表达的circRNA和差异甲基化circRNA靶基因涉及多种通路,为从表观遗传水平揭示脑缺血再灌注损伤的分子机制奠定基础,为后续研究脑缺血再灌注损伤提供了潜在的靶向位点。

长非编码RNA(lncRNA)是一类转录长度大于200个核苷酸的非编码RNA。现已证明,多个lncRNA是潜在的癌症治疗靶点。LncRNA00067110是从小鼠黑色素瘤B16-F10细胞和正常黑色素细胞转录物组图谱中发现的差异表达基因。为研究lncRNA00067110是否调控B16-F10细胞的增殖、凋亡和黑色素生成,本文通过LncTar预测和双荧光酶活性验证了钙结合酪氨酸磷酸化调节蛋白(Cabyr) 和lncRNA00067110存在靶向关系。通过构建lncRNA00067110的过表达载体,转染B16-F10细胞,经过对B16-F10细胞的转录图谱分析,并对细胞增殖、凋亡和黑色素生成的表型以及相关基因表达变化进行了检测。结果显示,lncRNA00067110靶向Cabyr,在过表达lncRNA00067110的B16细胞中,17个基因呈差异表达。其中,Cabyr的表达被上调,细胞增殖相关基因MEK/ERK/MNK/CREB和黑色素生成相关基因TYR家族成员及CREB的mRNA和蛋白质水平显著被下调,凋亡相关基因AKT和Bcl-2的mRNA水平和蛋白质丰度被上调。进一步通过细胞增殖和凋亡的表型的变化验证了lncRNA00067110的功能。结果提示,lncRNA00067110通过靶向Cabyr,调控相关基因表达,从而抑制B16-F10细胞的增殖和黑色素生成,并诱导黑色素瘤细胞的凋亡,可能成为治疗和抑制黑色素瘤的新的靶点。

随着测序技术的发展和对tRNA衍生小分子(tRNA-derived small RNA,tsRNAs)的深入研究,越来越多的tsRNAs及其功能在各物种中被鉴定。tsRNAs根据切割位点的不同可分为tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF)和tRNA应激诱导RNA(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNA),其中tRF是一类具有调节功能的非编码RNA。为了加深对tRF的研究,近年来一些基于测序数据的tRF鉴定方法和相关数据库不断涌现,前者主要包括Telonis等人的算法和tDRmapper方法,后者主要有tRFdb、tRF2Cancer和MINTbase等。同时这两者为tRF的深入研究提供了更有效的工具。大量的研究表明,tRF主要以类似miRNA的方式对RNA、DNA及蛋白质进行调节,但也存在特异的作用方式。随着对这三者的深入研究,研究人员发现tRF在人类疾病的各种生物过程中也扮演着重要的角色,例如可以作为生物标志物。因此本文主要对tRF的鉴定方法、数据库、对靶分子的调节机制及其与人类疾病的关系作一综述。

环状RNA(circular RNA, circRNA)作为竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA, ceRNA)在细胞分化调控中发挥着重要作用。本研究旨在对猪环状RNA IGF1R(circular RNA insulin-like growth factor 1 receptor, circIGF1R)进行鉴定及分析,探明其表达规律,构建猪circIGF1R相关的ceRNA调控网络,并探究其异位表达对小鼠间充质干细胞(C3H10T1/2)成脂分化的调控作用。通过正反向引物PCR、Sanger测序、RNase R酶消化检测和qRT-PCR验证circIGF1R是胰岛素样生长因子1受体(insulin-like growth factor 1 receptor, IGF1R)第二外显子形成的circRNA,它在猪各组织中均有表达,且其表达量在脂肪组织中随日龄增加呈上升趋势;使用miRDB、TargetScan和miRWalk在线软件预测circIGF1R靶基因,运用RNAhybrid软件进行结合位点预测,使用DAVID生物信息功能分析软件对候选靶基因进行GO和KEGG富集分析,运用Cytoscape软件构建ceRNA网络,基于基因表达相关性和预测的靶标关系,绘制了GO和KEGG富集分析及构建了ceRNA网络;双荧光素酶报告基因分析证明circIGF1R及FABP4可与ssc (Sus scrofa chromosome) -miR-133a-5p结合;成功构建circIGF1R过表达载体,在间充质干细胞C3H10T1/2中异位表达,过表达circIGF1R后关键成脂调控因子CEBPα、CEBPβ、FABP4和PPARγ极显著升高(P＜0.01),脂滴数量显著增加。本研究结果证明,circIGF1R在猪脂肪组织中存在,并且可能通过ceRNA机制正调控C3H10T1/2细胞成脂分化,为进一步研究circIGF1R调控猪前体肌内脂肪细胞成脂分化奠定理论基础。

本研究通过高通量测序技术,分析正常培养和氧糖剥夺再复氧(oxygen and glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)培养星形胶质细胞来源外泌体的差异微小RNA(microRNA,miRNA)。采用超速离心法提取正常组和OGD/R组星形胶质细胞培养基上清的外泌体,透射电镜观察到提取的外泌体呈典型囊泡状,包膜完整,含有低电子密度的物质;纳米颗粒追踪技术(NTA)检测到星形胶质细胞外泌体大小为100.5±31.1 nm,占比为 96.8%;免疫印迹检测显示,提取物中有外泌体标志性蛋白肿瘤易感蛋白(tumour-susceptibility protein, TSG101)、热休克蛋白60 (heat shock proteins 60, Hsp60)、ALG-2相互作用蛋白X(ALG-2-interacting protein X, ALIX)的表达。与正常组相比,OGD/R组共有41个miRNA发生显著改变,其中20个miRNA显著升高,21个miRNA显著降低(P<0.05)。基因本体功能(GO)分析显示,差异靶基因主要参与蛋白质糖基化、脂质代谢过程、磷酸化作用、高尔基体、内质网、内吞体、细胞质囊泡和细胞突起等生物学过程;京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析发现,差异靶基因主要与丁酸代谢、β-丙氨酸代谢、脂肪酸降解、线粒体自噬和P53信号通路等代谢途径和信号通路有关。通过对正常组和OGD/R组的星形胶质细胞来源的外泌体miRNA测序并进一步施行靶基因功能富集分析,为后续研究星形胶质细胞外泌体对氧糖剥夺再灌注神经元发挥的保护作用的具体机制提供了一定的研究基础。

哺乳动物胚胎发育受遗传和表观遗传的共同调控。精子作为重要的雄性生殖细胞,通过受精过程,将这些信息传递给卵子,进而影响子代的发育。精子中携带有丰富的表观遗传信息,其中小非编码RNAs(small noncoding RNAs, sncRNAs)在精子发育不同阶段发挥重要的作用,包括调控基因表达、介导蛋白质翻译,以及参与精子的表观遗传信息传递等。环境暴露包括饮食变化、毒性物质暴露和心理压力等。现有的研究表明,环境因素不仅影响机体健康,还可能导致生殖系统配子(精子与/或卵子)表观遗传信息的改变。越来越多的证据表明,亲本在环境暴露后发生的获得性性状变化,可通过配子的表观遗传信息传递给后代,即产生跨代遗传。本综述主要讨论因环境因素引起的获得性性状,可通过精子sncRNAs变化,产生跨代遗传,并影响胚胎发育及子代健康。本综述的讨论主要集中在tRNA来源的小RNAs(transfer RNA-derived small RNAs,tsRNAs)、微RNA(microRNAs, miRNAs)和PIWI相互作用RNAs(PIWI-interacting RNAs,piRNAs),并涉及到最近在精子中发现有大量表达的rRNA来源的小RNAs(risbosome-RNA derived small RNAs,rsRNAs)。此外,本文还进一步探讨了环境因素影响精子sncRNAs表达变化的可能机制。通过对上述内容的综述,将更好地理解精子sncRNAs在跨代遗传中的作用,促进表观遗传学领域的新研究,加深对基本生命过程的理解。

环状RNA(circular RNA, circRNA)作为非编码RNA家族的重要成员,是一类共价闭环结构的单链RNA,没有多聚腺苷酸尾和5′-与-3′末端,显示出高度稳定性、丰富性和物种保守性等特点。近年来研究发现,circRNA与肿瘤化疗耐药、恶性进展等在内的多种生物学进程密切相关,发挥着极其重要的作用。外泌体是由机体活细胞分泌的直径为30~150 nm的细胞外磷脂双层膜小囊泡,是肿瘤细胞间或肿瘤细胞与基质细胞间通信的重要介质,其可作为封装和转移circRNA等多种功能性分子的载体。当前在肿瘤临床治疗中,化疗耐药的存在成为病程转归的巨大障碍,外泌体可通过转移circRNA发挥化疗耐药性传递的作用。外泌体传递circRNA介导肿瘤化疗耐药的相关研究处于其研究的最前沿,是一片亟待开发的蓝海,具有重要的研究意义。故本文归纳整理外泌体传递circRNA、外泌体分选非编码RNA“货物”机制、circRNA介导肿瘤化疗耐药和外泌体传递circRNA介导肿瘤化疗耐药,及其潜在的临床应用等方面的最新研究进展,以期为肿瘤化疗耐药的研究提供参考。

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种具有新型环状结构的RNA分子,广泛存在于多种生物体中,具有结构稳定、进化保守、高度丰富和组织特异性等特征。同时,它可通过充当微小RNA(microRNA,miRNA)分子海绵、调控基因转录、结合蛋白质和参与蛋白质翻译等方式发挥生物学功能。且随着高通量测序技术和生物信息学的迅速发展,越来越多的circRNA被发现与肿瘤的发生有关。N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)修饰是真核生物最常见的一种RNA修饰,它是由m6A甲基转移酶、去甲基化酶和m6A识别蛋白质共同参与的动态可逆的调节过程,广泛参与RNA的核输出、剪接、稳定性、翻译和降解等过程的调控。m6A修饰在多种人类疾病中发挥关键作用,例如癌症和心血管疾病等。近年来,在一些circRNA中也发现了m6A修饰,并报道了其在宫颈癌、结直肠癌、肝细胞癌、非小细胞肺癌和胃低分化腺癌等多种恶性肿瘤发生发展中的作用。本文总结了RNA m6A修饰机制、m6A修饰对circRNA的调控作用,以及circRNA的m6A修饰在肿瘤中的作用,也讨论了m6A修饰的circRNA的潜在临床应用价值,以期为肿瘤的早期诊断、临床治疗和预后判断提供新的思路与途径。

糖尿病是由多种因素引起的代谢综合征,常造成多系统损害,导致眼、肾、血管、心、神经等组织器官慢性进行性病变。目前,其病因及发病机制未完全阐明,且缺乏有效治愈手段。进一步探索驱动糖尿病及其并发症的分子调控机制,鉴定出特异性的生物标志物和分子治疗靶标,无疑是阻止糖尿病发生发展,改善患者生存质量的有效策略。长非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是机体正常生命活动以及疾病发生发展中重要的调控因子,其异常表达和突变是引起糖尿病等许多疾病的主要原因之一。核旁丛组装转录本1(nuclear paraspeckle assembly transcript 1,NEAT1)是近年新发现的lncRNA分子,因其在糖尿病及其并发症中具有重要的调控作用,以及多样的生物学效应而倍受关注。本文对lncRNA NEAT1在糖尿病及其并发症中的分子调控机制及其相关生物学功能进行详细总结,以期为糖尿病早期预防、诊断以及分子靶向治疗提供新的科学参考。

长非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是长度大于200 nt的非编码RNA,最初被认为是不具有生物学功能的转录“垃圾”。随着研究的深入,发现lncRNA参与了许多生物学调控过程,例如染色体沉默、染色质修饰、转录激活与干扰等。这些生物学调控过程与lncRNA的结构及时空特异性表达密切相关。此外,不同结构和位置的lncRNA其相应的调控机制也不尽相同。当lncRNA位于细胞核时,多在转录水平和表观遗传上调节基因的表达,包括组蛋白修饰、DNA甲基化和染色体重塑等过程。而细胞质中的lncRNA,多在转录后及翻译水平上起调控作用,并且不同细胞器间lncRNA的作用机制和功能也不尽相同,这说明lncRNA的位置分布对其功能发挥的重要性。此外,在外泌体中也含有丰富的lncRNA,而这些lncRNA能通过细胞间通信传递到相应的敏感细胞内,产生相应的调控机制。另外,lncRNA在不同结构中的异常表达,通常是引起相关疾病和癌症发生与发展的关键因素。研究lncRNA在不同亚细胞结构中的富集情况,有助于了解lncRNA在调节机体稳态、疾病和癌症的发生与发展、动植物的生长发育等过程发挥的具体作用,并为后续的靶向治疗及提高动物生产性能等方面的研究提供新的理论依据。本文概述了lncRNA在染色体、无膜亚结构、细胞质(内质网、核糖体、线粒体、溶酶体)、外泌体等位置的不同调控机制的最新研究进展,并描述了相应结构内由lncRNA异常所引起的相关疾病和癌症的发生与发展过程。最后,对lncRNA的研究进行展望,目的为日后研究提供相应的理论基础。

微RNA(microRNA,miRNA)为广泛存在于真核生物中的约16~29个核苷酸长度的内源非编码单链RNA分子,在植物中参与细胞增殖、分化、代谢、器官形成以及抵御盐、温度、干旱、重金属胁迫等方面的调节。植物miRNA主要通过对靶基因降解或抑制靶基因的表达,影响植物的生长发育。目前对miRNA的产生与调控方式的研究较为清晰,且miRNA在植物次生代谢和响应非生物胁迫方面的具体作用和调控网络也得到了鉴定,这为充分理解miRNA的分子调控作用奠定了基础。为了更好地理解miRNA的表达调控特性,解读miRNA在植物次生代谢与非生物胁迫反应中的调控网络,本文综述了植物miRNA参与的次生代谢产物生物合成(黄酮类、萜类、生物碱)和响应环境压力(盐、高温、低温、干旱、重金属胁迫)的分子调控机制,总结了miRNA在次生代谢与非生物胁迫中基因表达的调控作用,这为理解环境压力与植物机体代谢之间的联系,深入研究miRNA维持植物机体稳态的调控机制、培育优良作物品种提供了可借鉴的参考。

巨噬细胞极化是根据周围刺激环境做出表型调节的一个过程。一般极化为2个表型,分别为经典激活的M1巨噬细胞和替代激活的M2巨噬细胞。简而言之,M1巨噬细胞的特征是促炎和抗肿瘤;M2巨噬细胞是抗炎和促肿瘤。巨噬细胞极化被认为是人体生理和病理的关键调节器,其发挥作用的有效性依赖于关键因子的协调表达,而这些关键因子的表达在转录后水平受到微RNA (microRNA, miRNA)的精细调控。微RNA是一种小的非编码RNA,具有调节基因表达和细胞网络过程的能力。越来越多的证据表明,miRNAs在调节巨噬细胞极化方面发挥重要作用。在这篇综述中,列举了调控巨噬细胞分别向M1/M2型极化以及具有双向调节功能的miRNAs,并讨论它们是如何通过转录因子调控巨噬细胞极化,及其在治疗炎症和肿瘤方面的潜力。