生命活动的中心法则是由遗传物质DNA转录生成信使RNA,再由信使RNA翻译成蛋白质,从而完成新陈代谢、生长发育等各项生理功能。然而,细胞(尤其是高等生物细胞)内还存在着大量不翻译成蛋白质的RNA,被称为非编码RNA。它们在基因表达调控等关键生命活动过程中发挥重要作用,与细胞分化、个体发育以及疾病发生与发展密切相关。其中一类功能重要的小非编码RNA是microRNA(miRNA),它们长约21~24个碱基,普遍存在于从线虫到人类等高等生物中,而且很多miRNA的生物学功能在进化过程中保守。自1993年首次发现以来,已有数以万计的miRNA被鉴定,其中一些被作为癌症等疾病的诊断标志物和药物研发靶点。因此,miRNA的功能及其自身的生成与调控机制一直都是生物医学研究热点。具有功能的miRNA是由一条包含一个颈环结构的更长转录本(又称pri-miRNA)经过两步切割反应而产生。第一步切割反应在细胞核内进行,由Drosha/DGCR8复合物催化完成,其中Drosha为III型RNA切割酶,是核心催化组分,DGCR8为双链RNA结合蛋白,负责招募pri-miRNA底物。核内切割产生长度约60-70个碱基左右的前体miRNA,然后前体miRNA出核,在细胞质由Dicer RNA酶完成第二步切割。第一步在核内的切割反应尤为重要,一方面去除冗长的无关序列,从上千碱基长度的pri-miRNA产生仅60-70个碱基的前体miRNA;另一方面,切割产生的3’端就是最终成熟miRNA的末端,对于miRNA的功能至关重要,因此要求切割位点非常精确。Drosha/DGCR8复合物作为细胞核内唯一pri-miRNA切割酶是2003-2004年发现的,尽管过去十余年的大量的研究,包括pri-miRNA上的关键序列的鉴定和蛋白质重要功能结构域的分析等,但是pri-miRNA如何被准确识别以及Drosha/DGCR8如何界定切割位点这些重要科学问题一直没有得到清晰的回答。2020年3月27日,《Molecular Cell》杂志在线发表了生物物理所许瑞明课题组与清华大学王宏伟课题组合作完成的题为“Structural Basis For pri-miRNA RecognitionbyDrosha”的研究论文,利用单颗粒冷冻电镜方法解析了Drosha/DGCR8与pri-miRNA的复合物结构,揭示了pri-miRNA核内加工的分子机制。他们的研究结果证实了Drosha在切割位点界定中的决定性作用,发现Drosha的PAZ、MB helix和dsRBD结构域在pri-miRNA识别和协同完成切割位点定位中发挥重要作用。其中,PAZ结构域在RNA结合前后出现了明显的构象变化,它与MB helix一起,结合在pri-miRNA的单、双链交界区两侧,形成了pri-miRNA关键特性识别的独特模式。其中PAZ结构域与RNA的结合方式完全不同于之前发现的其他蛋白PAZ结构域仅仅识别RNA的3’末端的方式。概括而言,该项研究首先揭示了Drosha特异性识别pri-miRNA的关键序列和结构特性的分子机制,发现了新颖的PAZ结构域构象及其结合RNA的新模式,阐明了困扰研究领域多年的关键分子机制。此外,这项研究还提出了Drosha/DGCR8复合物存在不同的活性状态。当没有底物RNA时,Drosha的PAZ发卡状双螺旋占据了切割活性中心区域,阻碍Drosha与RNA的结合;而当识别pri-miRNA底物时,该螺旋发生构象变化,促进并稳定了底物的结合。研究人员认为,这是一种从自抑制状态到活化状态的转变,表明Drosha存在活性自调控机制,有益于在体内环境中识别正确底物进行切割。中国科学院生物物理研究索许瑞明研究员与清华大学生命科学院王宏伟教授为该论文的共同通讯作者,生物物理所金文星副研究员和清华大学王家博士为共同第一作者,工作的主要参与者还有生物物理所的刘超培副研究员。生物物理所章新政研究员、曹端方博士为研究工作提供了有价值的建议。该研究得到了生物物理所生物成像中心和清华大学冷冻电镜和高性能计算平台的大力支持,以及国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划,北京市自然科学基金以及中科院青年创新促进会资助。图注:Drosha/DGCR8复合物对底物pri-miRNA的特异性识别及精确切割的机制模型 文章链接:http://www-sciencedirect-com/science/article/pii/S1097276520301441
今天分享一篇TCGA数据挖掘(miRNA)+细胞功能实验发文思路的文章,这篇于2021年2月21日在World J Surg Oncol上发表。这篇文章的思路大体如下:通过TCGA数据挖掘和利用PCR进行验证miR-378a-5p的表达并且进行相关细胞功能实验分析,探索该miRNA的下游作用机制。参考文章来源:PMID: 33608020 PMCID: PMC7896405 DOI: 10.1186/s12957-021-02166-w。文章题目:miR-378a-5p inhibits the proliferation of colorectal cancer cells by downregulating CDK1研究背景:MicroRNA(miRNA)在肿瘤发生中起重要作用。在这项研究中,研究了miR-378a-5p和CDK1在结直肠癌(CRC)中的作用。研究方法:分别通过TCGA数据库和qRT-PCR大分析miR-378a-5p在结直肠癌病理组织、结直肠癌细胞系中的表达。我们进行了细胞功能实验(CCK-8试验,EdU试验,集落形成试验,伤口愈合试验,transwell试验,细胞凋亡评估和细胞周期评估)和裸鼠肿瘤形成实验,以评估miR-378a-5p在体内和体外的增殖、转移、侵袭的作用。接下来,通过TCGA数据库,病理组织的免疫组织化学染色和细胞功能实验,通过数据库预测验证了miR-378a-5p的靶基因CDK1的作用,并在大肠癌细胞中进行了双重荧光素酶报告基因实验。最后,通过CDK1的过表达研究了CDK1的上调是否能恢复miR-378a-5p的过表达对CRC细胞增殖的抑制作用。研究结果:生物信息学分析表明结直肠癌(CRC)中miR-378a-5p水平显着下调。细胞功能实验和肿瘤异种移植小鼠模型证实了miR-378a-5p在CRC组织中的低表达,这表明miR-378a-5p在CRC中具有抑癌作用。为了更好地探索miR-378a-5p在CRC中的调控,我们预测并验证了细胞周期依赖性蛋白激酶1(CDK1)作为miR-378a-5p靶标基因,并观察到miR-378a-5p通过抑制CRC细胞增殖定位到CDK1。研究结论:这项研究的结果有助于阐明miR-378a-5p可以用作抑制结直肠癌和CDK1生长的肿瘤标志物的机制,这与结直肠癌患者的预后有关。MiR-378a-5p通过抑制CDK1表达来抑制CRC细胞增殖,而CDK1表达可能成为治疗CRC的可能治疗靶标。分析内容:1、通过TCGA数据和qRT-PCR测得的临床样本以及细胞系发现miR-378a-5p在CRC中的表达水平较低2、通过EdU试验,伤口愈合试验,transwell试验发现miR-378a-5p阻碍了CRC的增殖和迁移潜能3、miR-378a-5p在异种移植小鼠模型中促进结直肠细胞凋亡并抑制肿瘤生长4、通过TargetScan预测miR-378a-5p的靶基因,发现CDK1可以作为其靶基因,CDK1在CRC组织中高表达5、利用qRT-PCR测得CDK1在细胞系中高表达,并且通过CCK-8试验发现CDK1促进CRC细胞增殖和迁移6、通过WB、集落形成试验、细胞凋亡评估、细胞周期评估发现CDK1的上调恢复了过表达的miR-378a-5p对CRC细胞增殖的抑制作用
月亮不睡你不睡,争做秃头小宝贝。随着生活压力不断增加,脱发已然变成了中国年轻人无法忽视的痛。由中国健康促进与教育协会发布的《中国脱发人群调查》中的数据显示,我国脱发人群约有2亿,其中男性约1.3亿,女性约0.7亿,这意味着,成年男性中平均每4人就有1名脱发者。更令人担忧的是,脱发人群呈现年龄不断下降的态势,其中以20至40岁男性为主,30岁左右发展最快,比上一代人的脱发年龄提前了20年。根据阿里健康发布的数据显示,80后以38.5%的比例占据脱发人群第一位;90后不甘示弱,占比36.1%,屈居第二;而70前的老人仅为7.6%。80后成为脱发人群中的中流砥柱,随着第一批90后迈入而立之年,90后也正式陷入脱发危机。脱发,对一个正处于事业发展阶段的成年人来说,打击巨大。不少人代购海淘防脱发洗护产品,但车水杯薪;有的人求助于土偏方;有的人则选择植发,不光费用高昂,这种拆了东墙补西墙的行为治标不治本。在脱发日益严重的情况下,人们迫切需要新的疗法来预防脱发和增强头发的再生长。7月27日,Science Advances上发表的一篇论文为脱发患者带来了曙光,美国北卡罗来纳州立大学的研究人员发现了一种microRNA(miR-218-5p),在调控毛囊再生方面发挥着重要作用,可以促进毛发再生[1]。头发生长的取决于发根的毛囊细胞,而毛囊底部的真皮乳头间叶细胞(Dermal Papilla Cell,DP细胞)负责调节毛囊的生长周期,是联系和控制整个毛囊细胞群的核心,负责传输养分从而影响毛母细胞分裂合成新生头发。目前治疗脱发的手段有植发,涂抹米诺地尔,口服非那雄胺等,但这些方法性价比很低,高昂的费用和微薄的效果让人失望不已。最近对脱发的研究显示,在脱发后,毛囊细胞会缩小但并不会消失。这个发现激发了研究人员的灵感,如果将DP细胞人为的补充到脱发位置,是否可以刺激毛囊细胞从而达到修复毛发生长的目的呢?北卡罗莱纳州立大学研究小组立即着手开展了相关的小鼠模型试验,研究人员对小鼠背部进行处理,让其背部毛囊进入静止期并使其背部毛发脱落。研究人员将2D培养环境和3D培养环境下培养DP细胞注射到小鼠模型体内进行观察(一次注射),并将每日涂抹米诺地尔的小鼠作为对照组。结果显示,经过3D-DP细胞处理的小鼠,15天左右整个背部已恢复了90%的毛发覆盖率。而米诺地尔组在给药侧恢复35%的毛发覆盖率,未给药区域毛发覆盖率仅为10%。同时研究人员还发现3D-DP细胞不仅能够恢复给药区域毛发,还可以促进未给药区域毛发的生长。该报告的通讯作者、北卡罗莱纳州立大学教堂山分校生物医学工程系程柯教授表示:“角蛋白支架中3D培养的DP细胞在恢复毛发生长中表现最佳,3D培养环境细胞像是给细胞提供一个更加接近头发生长的生存条件的微环境,而角蛋白支架充当了将其固定在需要的部位的锚点。”为了研究为何不同条件下培养的DP细胞治疗效果却不相同,研究人员对2D-DP细胞和3D-DP细胞的外泌体进行了进一步研究。发现效果差异的关键在于miR-218-5p,这是一种micro RNA分子,可参与转录后基因表达调控。研究人员发现与2D-DP细胞相比,3D-DP细胞的miR-218-5p上调了25倍,在调节卵泡再生途径中起着至关重要的作用。对于该理论发现,研究人员利用小鼠模型进行进一步的验证,结果显示,miR-218-5p模拟物的疗效可与3D-DP细胞治疗效果相当,可显著改善毛发再生情况。对于研究结果,程柯教授表示:“使用3D-DP细胞的细胞疗法或许可能可以成为一种行之有效的脱发治疗的方法,但如何将3D-DP细胞准确注射到相应区,操作上还存在一定难度。或许,我们也可以将思路转向3D-DP细胞的外泌体miRNA上,研制出一种效果相似,方便且副作用小的膏状药物,这可能是我们以后研究的重点。”参考文献:[1].Ke Cheng,Shiqi Hu,Zhenhua Li.Dermal exosomes containing miR-218-5p promote hair regeneration by regulating β-catenin signaling.[J].Science Advances.2020.07.242.https://medicalxpress.com/news/2020-07-microrna-hair-regrowth.html3.https://news.ncsu.e/2020/07/microrna-for-hair-regrowth/
高通量测序技术的飞速发展,使得基因数据量直线飙升,随之而来的就是对基因功能研究的新挑战。做完测序我们得到感兴趣的基因或ncRNA,并对它们的功能、作用机制做生信方面的分析后,如果我们要深入研究下去,就需要依靠分子实验手段做筛选到的感兴趣基因或ncRNA的功能及作用机制方面的研究。基因或ncRNA研究组成模块本质上是差不多的,都是由生物学问题、分子(基因或ncRNA)、功能和机制、通路组成,而每个层面又有针对于不同情况的具体的实验技术,而文章的千变万化就在于这些模块之间、这些技术之间的不同组合。01表达量检测、定位、全长鉴定:缩小范围,找到重点 对于很多研究,第一步一般都会去验证从测序结果中筛选到的基因或ncRNA,主要验证要研究的基因或ncRNA的表达量(RT-qPCR、northern、WB)、表达在组织或亚细胞间的特异性(RT-qPCR、northern、FISH、GFP融合蛋白、核质分离)、序列的准确性及是否有新的可变剪切(5’/3’RACE)等。这一步可以缩小研究的范围,有时候也会发现新的兴趣点,比如这篇Journal of Experimental Botany的文章中,作者发现了slctr4基因的一个新的可变剪切命名为slctr4vs3,并且在slctr4的3个可变剪切中只有slctr4sv3与sly-mir-1917呈负相关(负相关是miRNA调控靶基因最常见的方式,说明这个miRNA很可能调控这个基因),在后期的Y2H实验和BiFC实验中发现slctr4sv3与SlEIN2互作,这样就打通了miRNA-1917-slctr4-SlEIN2这样一条通路。02基因功能研究 做完这部分基础的验证后,就需要验证基因或ncRNA的功能,功能的验证主要分两类:获得性研究和缺失性研究,获得性研究即通过VIGS或遗传转化/转基因让目的基因过表达,缺失性研究即用RNAi、CRISPR/Cas9等技术让目的基因沉默或突变为无功能基因。通过这部分研究可以验证目的基因的功能。比如这篇发表在Developmental Cell的章中对lncRNA COLDWRAP的RNAi敲除品系表现出减少的春化反应,将COLDWRAP转入COLDWRAP突变体后,COLDWRAP表达恢复了春化反应。03作用机制研究:文章容易出彩的地方目的基因或ncRNA研究完,进一步就需要探讨目的基因是如何发挥作用的,比如上述lncRNA COLDWRAP,是通过什么方式对春化作用产生影响的呢?这就需要研究COLDWRAP的作用机制,很多高分文章都是这部分的研究非常精彩!比如,下面这篇发表在Plant Cell上的文章,作用机制部分研究就比较精彩。作者先在体外,用酵母双杂交鉴定FRI蛋白互作的蛋白,发现FRI的N端区域与其与LRB1和LRB2的相互作用是重要的,FRI的C端区域和CUL3A的N端区域是它们相互作用所必需的。之后用GST pull-down验证酵母双杂交结果。之后在体内,用BiFC在体内验证定位、酵母双杂交、GST pull-down结果,用co-IP分析瞬时表达FRI和CUL3A再次验证相互作用。最后通过体外降解试验发现FRI通过泛素-26蛋白酶体途径降解,表明CUL3A和LRB1 / 2是FRI降解所必需的,FRI降解是CUL3A,LRB1 / 2和蛋白酶体依赖性过程介导。最终得出蛋白酶体介导的FRI降解调节拟南芥春化过程中开花的结论。04 把生物学故事串起来好的研究最终能依靠转录因子、信号通路等把研究结果串起来,系统地解释一个生物学问题。比如上面谈到的Plant Cell的文章,作者发现转录因子WRKY34的转录迅速被冷应激诱导,之后构建pCUL3A-LUC载体和W-box区域突变pCUL3A-LUC载体,与WRKY34共注射入烟草和拟南芥叶原生质体,来验证WRKY34以预测的W-box与CUL3A启动子结合以增加其CUL3A转录,而CUL3A又介导FRI降解调节拟南芥春化过程中的开花,从而把生物学故事由冷诱导—WRKY34转录—CUL3A转录—FRI降解—拟南芥春化过程中的开花这样一条线串起来。参考文献Wang Y, Zou W, Xiao Y, et al. MicroRNA1917 targets CTR4 splice variants to regulate ethylene responses in tomato.[J]. Journal of Experimental Botany, 2018.Kim D H, Sung S. Vernalization-Triggered Intragenic Chromatin Loop Formation by Long Noncoding RNAs[J]. Developmental Cell, 2017, 40(3).Hu X, Kong X, Wang C, et al. Proteasome-mediated degradation of FRIGIDA molates flowering time in Arabidopsis ring vernalization[J]. Plant Cell, 2014, 26(12):4763-81.
北京市理化分析测试中心司法鉴定所(以下简称中心司鉴所)科研团队应用微小RNA(microRNA, miRNA)组学分析技术和机器学习方法,建立全新的年龄推测方法。研究成果发表论文《Age estimation using bloodstain miRNAs based on massive parallel sequencing and machine learning: a pilot study》在法医学领域TOP1杂志《Forensic Science International:Genetics》(中科院一区,影响因子4.88),并申请发明专利1项。年龄推测长期以来是法医物证分析的难题,在遗骸身份确定、疑犯追踪、量刑定罪等方面发挥着重要作用。传统的年龄推测方法主要以骨骼、牙齿为研究对象,难以应用于血痕,唾液斑等痕量物证。中心司鉴所方晨博士带领科研团队,联合山西医科大学法医学院严江伟教授课题组,基于前期开发的血痕miRNA高通量测序方法,首次建立了基于血痕miRNA的年龄推测方法。该方法将转录组学技术应用于年龄推测,为解决痕量物证年龄推测的法医学难题提供了新思路。
撰文 | 小柚责编 | 兮MicroRNA (miRNA) 是一类长度约22nt的小非编码RNA,它们通过碱基互补配对的形式与mRNA结合,并降解或抑制靶mRNA的翻译。相比仅有几小时生命的mRNA,miRNA则更稳定,能维持超过一天甚至有时超过一周的稳定【1-3】。通常认为miRNA超凡的稳定性是由它们结合的AGO蛋白维持的。AGO蛋白可保护miRNA免受核酸外切酶的水解【4】。有趣的是,有一部分miRNA的半衰期很短,小于2-10小时。这部分miRNA与靶mRNA有非常高的互补匹配度,而不限于5’端的种子序列(seed sequence)。因此,这一现象被称为靶标指导的miRNA降解(target-directed miRNA degradation, TDMD)。然而,目前对TDMD的具体机制尚不清楚。近日,来自德州大学西南医学中心的Joshua T. Mendell教授和霍华德·休斯医学研究所的David P. Bartel教授分别在Science发表研究 A ubiquitin ligase mediates target-directed microRNA decay independently of tailing and trimming 和The ZSWIM8 ubiquitin ligase mediates target-directed microRNA degradation,这两项研究同时揭示了ZSWIM8通过泛素-蛋白酶体途径降解miRNA的机制。CYRANO是一个非常保守的长链非编码RNA (lncRNA) ,只包含一个miR-7的结合位点,但具有非常高的匹配度(图1)。miR-7结合CYRANO后会很快被降解,属于TDMD范畴。图1为研究TDMD的具体机制,研究者利用CYRANO设计了报告基因,通过CRISPR screening的方法筛选参与TDMD的基因。两项研究同时发现敲低ZSWIM8可以解除CYRANO触发的miR-7降解,即显著地提高miR-7的表达。那么,ZSWIM8是否广泛地参与TDMD过程呢?研究者发现敲低ZSWIM8能够显著提高一批miRNA的表达,说明ZSWIM8能够介导TDMD过程;同时,该结果也鉴定了新的受TDMD调控的miRNA。ZSWIM8是cullin-RING泛素连接酶(CRL)复合体的结合蛋白,参与蛋白的泛素-蛋白酶体降解途径。研究者发现ZSWIM8可以结合AGO2,促进AGO2的降解。前人研究表明,当miRNA与靶基因高度匹配时,AGO2的蛋白构象会发生改变,暴露miRNA的3’末端。在这两项研究中,研究者发现ZSWIM8可以结合构象改变的AGO2蛋白,这也是为什么只有当miRNA与特定靶基因匹配时,才会触发TDMD现象(图2)。有趣的是,尽管TDMD现象已被发现了十多年,但以往的研究主要集中在miRNA的加尾和修剪(target-directed tailing and trimming, TDTT)中,而这两项研究从蛋白降解的角度揭示了miRNA降解的新机制。总的来说,这两项研究通过高通量筛选的方法发现了ZSWIM8通过泛素-蛋白酶体途径降解AGO2蛋白和miRNA的机制,从新的角度揭示了TDMD现象的发生,具有重要意义。值得注意的是,ZSWIM8在线虫和果蝇中也有同源蛋白,提示ZSWIM8介导的TDMD在进化可能非常保守。同时,虽然TDMD被证明可以显著调控特定miRNA的表达,但是TDMD在发育和生理状态中的功能和意义一直未被阐明,这两项研究鉴定的ZSWIM8将提供特异性调控TDMD过程的工具。原文链接:http://science.sciencemag.org/content/early/2020/11/11/science.abc9359http://science.sciencemag.org/content/early/2020/11/11/science.abc9546参考文献1. E. R. Kingston, D. P. Bartel, Global analyses of the dynamics of mammalian microRNA metabolism. Genome Res.29, 1777–1790 (2019). doi:10.1101/gr.251421.119pmid:315197392. B. Reichholf, V. A. Herzog, N. Fasching, R. A. Manzenreither, I. Sowemimo, S. L. Ameres, Time-Resolved Small RNA Sequencing Unravels the Molecular Principles of MicroRNA Homeostasis.Mol. Cell 75, 756–768.e7 (2019). doi:10.1016/j.molcel.2019.06.018pmid:313501183. T. J. Eisen, S. W. Eichhorn, A. O. Subtelny, K. S. Lin, S. E. McGeary, S. Gupta, D. P. Bartel, The Dynamics of Cytoplasmic mRNA Metabolism. Mol. Cell 77, 786–799.e10 (2020). doi:10.1016/j.molcel.2019.12.005pmid:319026694. J. Sheu-Gruttadauria, P. Pawlica, S. M. Klum, S. Wang, T. A. Yario, N. T. Schirle Oakdale, J. A. Steitz, I. J. MacRae, Structural Basis for Target-Directed MicroRNA Degradation. Mol. Cell 75, 1243–1255.e7 (2019). doi:10.1016/j.molcel.2019.06.019pmid:31353209
植物microRNA(miRNA)是一类长度在18-24个核苷酸的非编码单链小RNA,成熟的miRNA能调控其靶标基因的表达,在植物生长发育、生物和非生物逆境适应中发挥重要作用。可变剪切是一种重要的转录后调控机制,能使同一个基因产生多个具有结构差异的转录本,而这些转录本很多在蛋白结构以及分子功能上也产生差异。由于这些结构序列上的差异,导致同一个miRNA靶标基因产生的部分转录本不具有miRNA靶标位点,从而“逃脱”相应miRNA的调控。这些同一基因转录的不受miRNA调控的转录本及受到miRNA调控的转录本在不同发育时期与组织中的表达模式尚不清楚。中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、武汉植物园水生植物生物地理学学科组博士生张越等,以水生植物莲为研究对象,在先前结合二代与三代转录组测序技术挖掘了低表达与组织特异性的莲mRNA可变剪接异构体,揭示其剪接形式的多态性的基础之上(Zhang et al., 2019,DNA Research),进一步基于该数据,利用该课题组最近发表的染色体水平的莲基因组及已报道的莲六个不同发育时期组织的miRNA数据,开展miRNA与mRNA剪接异构体共表达调控网络分析。结果表明,大多数miRNA在莲的不同组织中具有组织特异性并负调控其靶标基因的表达;在剪接异构体共表达网络中,miRNA优先与叶高度相关模块的核心剪接异构体产生互作;来源同一基因的不同的转录本被分配到共表达网络的不同模块中的这种现象普遍存在,它们在mRNA的结构上表现出更多的差异包括是否具有miRNA位点,这表明许多剪接异构体的功能差异通过结构和表达的差异而加剧;此外,研究发现miRNA主要通过调控莲植物激素通路的相关基因来调控莲的生长发育。该研究为深入理解植物miRNA与可变剪切调控的机制提供了新资料。相关研究成果以Integrative expression network analysis of microRNA and gene isoforms in sacred lotus为题,发表在BMC genomics上。张越为第一作者,武汉植物园研究员陈进明、副研究员石涛为论文的共同通讯作者。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和中科学院青年创新促进会的支持。剪接异构体共表达网络以及miRNA与其靶标基因表达谱论文链接:https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-020-06853-y
空闲时间,也不要懒惰呀!来和小喵一起看看文献吧!今天这篇文献主要是介绍MiRNA作为阿尔茨海默病生物标志物的系统研究进展论文:Systematic Review of miRNA as Biomarkers in Alzheimer’s Disease(MiRNA作为阿尔茨海默病生物标志物的系统研究进展)背景:目前,英国有85万人患有老年痴呆症,估计到2025年将增加到110万人。阿尔茨海默病的特征是淀粉样β斑块的积累和脑内过度磷酸化的τ,导致认知障碍的逐渐下降。小的非编码微RNA(MiRNA)序列已被发现解除了对阿尔茨海默病患者外周血的管制。一项系统的审查,以提取所有的miRNA,发现明显解除了对外周血的管制。这些解除管制的miRNAs与Braak第三阶段大脑中解除管制的miRNAs进行了交叉参照,结果在阿尔茨海默病早期出现了10组miRNAs(hsa-mir-107、hsa-mir-26b、hsa-mir-30e、hsa-mir-34a、hsa-mir-485、hsa-mir200c、hsa-mir-210、hsa-mir-146 a、hsa-mir-34c和hsa-mir-125 b)。通过对10种miRNAs的网络分析,发现它们与免疫系统、细胞周期、基因表达、细胞对应激的反应、神经元生长因子信号、WNT信号、细胞衰老和Rho GTP酶有关。文章部分图解结论该综述概述了寻找早期miRNA生物标志物用于阿尔茨海默病的另一种方法。它利用晚期阿尔茨海默病时血液中的miRNA解除管制,并与早期阿尔茨海默病时大脑中发现的miRNA相比较。然而,文学却充满了不一致之处。这可能源于技术上的差异,也可能是由于阿尔茨海默病患者的阶段不同而造成的可比性限制。为了提高可比性,阿尔茨海默病患者可分为Brank分期,并可直接比较其病理和外周血miRNA谱。多中心比较也将受益于一个标准化的分析协议,存储时间和量化方法。该综述还强调了在死后脑标本中使用解除管制的miRNA来识别潜在的生物标记靶点的可能性,这是因为miRNA的稳定性高于mRNA。
央广网南京2月2日消息(记者姚东明 江苏台记者周洋)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,近日有消息传出,南京大学生命科学学院研究团队的一项研究表明,金银花等植物中富含的MicroRNA(miRNA),可能具有抑制新型冠状病毒的潜力。对此,记者昨天(1日)采访了团队成员之一、南京大学生命科学学院教授陈熹。陈教授表示,金银花等植物具有抑制新型冠状病毒的潜力,还没有完全证明,正在申请临床实验,其安全性、有效性都要进行评估。记者从该团队获悉,金银花中富含能抑制病毒的miRNA。这是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小核糖核酸,在细胞内具有多种重要的调节作用。此前,团队将金银花炮制过的中药汤做了高通量测序,金银花汤中其它RNA成分大量降解掉,但是有一种编号为2911的植物miRNA片段能完整保留,并且它具有抑制感冒病毒的功能。此前的研究表明,MIR2911在94%的病毒的基因组上均具有结合位点;国内外的后续研究也分别在细胞水平或动物水平证明MIR2911具有广谱抑制水痘-带状疱疹病毒、肠道病毒等多种病毒的能力。陈熹表示:“新型冠状病毒的序列出来以后,我们当时就进行了计算,它有179个结合位点,所以结合能力是非常强的。我们后来的分子生物学实验不是拿活病毒做的,但是在分子生物学的实验中,也都证明了能结合得上去。所以就推测MIR2911能阻止病毒的基因表达,阻止病毒蛋白的功能,阻止病毒的复制。”而除了金银花以外,其他一些植物里,富含与金银花中相当浓度的MIR2911。“我们当时还测了好几种东西,像绿茶、大青叶、黄柏,这里面都是有的,所以有MIR2911的中药还不少,甚至像茶叶这种常见的东西,家里面可能都有。”陈熹说。这是否意味着金银花、绿茶等可以用来预防新型冠状病毒感染的肺炎呢?据世界卫生组织表示,到目前为止,还没有用于预防和治疗新型冠状病毒的药物。特定的治疗方法正在研究中,并将通过临床试验进行测试。对于此次的研究发现,课题组表示,现在正在做相关实验验证MIR2911对新型冠状病毒的作用。这样的发现仍然需要权威部门进一步论证。陈熹说:“我们现在没有完全证明,因为真正要完全证明的话,需要在人体上做实验。对其安全性、有效性都要进行评估,现在正在往这方面努力。”
脱发问题备受关注,但目前治疗脱发的方法既昂贵又无效,从侵入性手术到化学治疗都不能产生预期的结果。近日,国际学术期刊《科学》(Science)子刊《科学进展》(Science Advances)在线发表了一项研究,或为脱发再生难题带来一线曙光。来自北卡罗来纳州立大学的研究人员发现了一种可以促进毛发再生的microRNA (miRNA)。这一miRNA(miR-218-5p)在调节毛囊再生通路中发挥重要作用,可能是未来药物开发的候选。该研究题为“Dermal exosomes containing miR-218-5p promote hair regeneration by regulating β-catenin signaling”,通讯作者为华裔学者、北卡罗来纳州立大学终身教授、分子生物医学科学系和比较医学研究所的程柯(Ke Cheng)。研究团队指出,头发生长取决于真皮乳头(DP)细胞的健康,它调节着毛囊的生长周期。而最近的脱发研究表明,在脱发的的地方,毛囊并没有消失,它们只是缩小了。有设想提出,如果DP细胞能在这些部位得到补充,毛囊可能会恢复。柯程等人分别在二维和三维球状体环境下培养了DP细胞。球状体是一种三维细胞结构,有效地重建了细胞的自然微环境。随后,在一个毛发再生的小鼠模型中,柯程等人观察了二维培养的DP细胞、三维球状体培养的DP细胞、FDA批准的脱发治疗药物米诺地尔(Minoxidil)处理的小鼠的毛发再生速度。20天的试验结果显示,使用三维DP细胞的小鼠在15天内恢复了90%的毛发覆盖率。“角蛋白支架中的三维细胞表现最好,球状体模拟了头发微环境,角蛋白支架起到固定支撑作用,将细胞固定在需要它们的位置。”柯程说,“但我们也对DP细胞如何调节毛囊生长过程感兴趣,所以我们研究了外泌体(exosome),特别是来自微环境的外泌体miRNAs。”外泌体是细胞分泌的小囊,在细胞间通讯起重要作用,这些小囊中含有miRNAs。miRNAs是调节基因表达的小分子。柯程及其团队测试了来自三维和二维DP细胞的外泌体中的miRNAs。在三维DP细胞的外泌体中,他们找到了miR-218-5p,这是一种增强负责促进毛囊生长的分子通路的miRNA。他们发现,增加miR-218-5p可以促进毛囊生长,而抑制它则会导致毛囊失去功能。“使用三维细胞的细胞疗法可能是治疗脱发的有效方法,但你必须让这些细胞生长、增殖,随后保存,并注射到脱发区域。”柯程说,但另一方面,MiRNAs可以用于小分子药物,因此可以开发出一种有类似效果的乳霜或乳液。研究团队指出,他们未来的研究将专注于使用这种miRNA来促进头发生长。(本文来自澎湃新闻,更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)