miRNA是什麼?
細胞中的RNA,主要可以分成三類:mRNA、tRNA及RNA,參與在DNA轉錄轉譯的過程,最後形成蛋白質 (參考文章:細胞的潛規則-中心法則),除此之外,細胞中還有許多種不同的小型RNA,比例較少,但可以用來調控基因表現,扮演著細胞複雜工作中調節著的角色,在細胞的生長、增生、分化、移動、凋亡等過程中扮演重要角色。
miRNA是一個長度約20-24個核苷酸所組成的一個單股RNA序列,存在於真核生物體內,用來調控其他基因的表達,一個miRNA通常可以調控數十個基因表達。
miRNA屬於非編碼的小片段RNA (Small non-coding RNA),所以從DNA轉錄而產生後,不會進一步轉譯出蛋白質。
miRNA的形成過程?
細胞中會經由不同的蛋白質或蛋白酶的作用下,進行miRNA的修飾和加工過程,在細胞質內DNA模板會先進行轉錄過程而產生pri-miRNA,是miRNA形成之前最開始的樣子,長度約300-1000個核苷酸組成,在細胞核內經過第一次加工和Drosha蛋白酶的作用下,會形成長度約70-90個核苷酸組成的pre-miRNA,這時候會有幫助傳送的轉運蛋白Exportin-5幫忙pre-miRNA從細胞核運輸到細胞質中,再經由Dicer蛋白酶作用而形成雙股miRNA (圖一)。
圖一、miRNA形成
miRNA怎麼抑制基因表達?
這些成熟雙股miRNA要執行功能之前,會形成單股的結構,直接結合至目標基因的mRNA序列上,使得mRNA無法進行轉譯作用而產生具有功能的基因產物 (蛋白質),因此抑制基因的表達;又或者,miRNA結合至目標基因的mRNA後,促進mRNA降解,當然更無法產生蛋白質了 (圖二)~
圖二、miRNA作用
miRNA的應用?
miRNA相關的更多研究,目前還有許多實驗室在如火如荼地進行中。現在發現,miRNA具有許多種功能:
(1) 做為癌症指標:可能具有腫瘤抑制基因 (Tumor suppressor gene)和致癌基因 (Oncogene)功能。
(2) 早期癌症檢測生物標記:有科學家將人類癌細胞的miRNA接種到免疫缺陷小鼠內,並在小鼠血漿中發現人類腫瘤miRNA,而且miRNA的量可以反應腫瘤的大小。
(3) 外生性miRNA可以在血液中被偵測:除了體內產生的內源性miRNA,外來的miRNA也可以獨立存在於細胞外,不會被體內的內源性RNA蛋白酶 (Endogenus RNase) 降解,所以可以在血液中被偵測到。有研究團隊發現,水稻表現的miRNA,經過人體攝食之後,可以在血清中被偵測到。 ((該不會我們吃下去的東西,它產生的miRNA也會調控我們的基因表達吧?!!))
某些miRNA的增加被發現與某些疾病有關係,像是癌症、肥胖、心血管疾病、糖尿病等等。miRNA相關的研究和功能,還在不斷地進行研究和探討中,所以還有許多都是未知的,不論是作為疾病診斷的生物標記 (Biomarker)、疾病預測或治療等等的應用都尚待挖掘中。
Edited by Perfect叔叔
Reference:
1. http://www.phalanx.com.tw/
2. https://zh.wikipedia.org/wiki/
3. http://archive.cnx.org/
4. Yong Peng and Carlo M Croce. Signal Transduction and Targeted Therapy 2016; 1, 15004.
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