MicroRNA (miRNA)通常以“成熟體”的形式發(fā)揮作用，成熟的miRNA來源于miRNA初級轉(zhuǎn)錄本(Primary-miRNA)。在細(xì)胞中，通過兩次酶促反應(yīng)，miRNA初級轉(zhuǎn)錄本被加工形成miRNA duplex， miRNA duplex包含兩條“臂”，其中一條“優(yōu)勢臂”進(jìn)入RISC復(fù)合物發(fā)揮調(diào)控功能，成為成熟 miRNA；另一條“臂”通常情況下趨向于被降解，稱為miRNA*。此生物學(xué)過程被稱為“miRNA臂選擇”，是miRNA代謝的重要過程之一。近年來研究發(fā)現(xiàn)，在特定情況下miRNA和miRNA*可以同時存在。然而，當(dāng)兩臂同時存在時二者之間關(guān)系如何以及二者如何發(fā)揮功能尚缺乏相關(guān)研究。近期，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所余佳課題組連續(xù)發(fā)表論文，在嚴(yán)重威脅人類健康的惡性腫瘤——胃癌中分別揭示了 microRNA雙臂功能對立與統(tǒng)一的特性。
2019年6月該團(tuán)隊發(fā)表于《Molecular Oncology》雜志的題名為“consistencyanalysis of microRNA-arm expression reveals microRNA-369-5p/3p as tumor suppressorsin gastric cancer”的研究中，從microRNA雙臂功能“統(tǒng)一性”方向闡述了受DNA甲基化調(diào)控的同一前體來源的兩個microRNA——miR‐369‐5p和miR‐369‐3p在胃癌發(fā)生過程中發(fā)揮的調(diào)控作用，作者應(yīng)用分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)并結(jié)合動物疾病模型，證明了miR‐369‐5p和‐3p分別通過靶向抑制癌基因c‐Jun 和AKT1，發(fā)揮抑癌作用。二者在胃癌中表達(dá)豐度不但與胃癌病理進(jìn)程、惡性程度、預(yù)后等多項(xiàng)胃癌臨床指標(biāo)相關(guān)，而且與抗癌藥物azacitidine的療效相關(guān)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所博士生董磊、張正一為該研究論文的第一作者?；A(chǔ)所余佳研究員、劉長征副研究員與第三軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院（大坪醫(yī)院）的易萍主任醫(yī)師為該論文的通訊作者。
隨后，該團(tuán)隊在2019年9月27日于《Nature Communications》雜志發(fā)表題為“microRNAarm-imbalance partially from targets-mediated decay promotes gastriccancer progression”的研究論文，則從microRNA雙臂功能“對立性”方向闡述了胃癌進(jìn)程中microRNA雙臂發(fā)揮矛盾性功能及調(diào)節(jié)機(jī)理，該研究首先在胃癌臨床樣本中對多個miRNA雙臂的表達(dá)情況進(jìn)行調(diào)查，證明了同一前體來源的兩條miRNA——miR-574-5p和miR-574-3p具有特殊的表達(dá)模式，即同一病人中 miR-574-5p表達(dá)上調(diào)同時miR-574-3p表達(dá)下調(diào)，且這種 miR-574雙臂表達(dá)的轉(zhuǎn)換與胃癌臨床惡性程度呈顯著相關(guān)性，提示其可能是胃癌發(fā)生的重要原因之一，研究者將其命名為“miR-574臂轉(zhuǎn)換”。在此基礎(chǔ)上，研究者分別通過體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)證明了miR-574-5p的癌基因?qū)傩院蚼iR-574-3p的抑癌基因?qū)傩?，并通過在體內(nèi)和體外模擬“臂轉(zhuǎn)換”證明了“miR-574臂轉(zhuǎn)換”能夠極大促進(jìn)胃癌發(fā)展進(jìn)程，表明“miR-574臂轉(zhuǎn)換”在胃癌進(jìn)程中的重要調(diào)控作用。研究者亦同時證明了對“ miR-574臂轉(zhuǎn)換”的干預(yù)在小鼠胃癌模型中有令人振奮的療效。
研究表明，胃癌中“miR-574臂轉(zhuǎn)換”是由一類與miRNA高度互補(bǔ)的靶基因群的動態(tài)變化引發(fā)，這類非經(jīng)典的miRNA靶基因可通過“TDMD”（targetRNA directed miRNA degradation）效應(yīng)誘導(dǎo)miRNA降解，且在胃癌組織中呈現(xiàn)出與miR-574-5p或3p相反的變化及功能。由此，研究者提出胃癌中 “miR-574臂轉(zhuǎn)換”是由非經(jīng)典靶標(biāo)基因群體誘導(dǎo)產(chǎn)生的miRNA降解所介導(dǎo)，而“miR-574臂轉(zhuǎn)換”則進(jìn)一步加速了胃癌進(jìn)展?；A(chǔ)所博士生張正一、博士生皮靜楠，副研究員王小爽、博士后徐嘉悅及重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院鄒冬玲副主任醫(yī)師為該研究論文的第一作者?；A(chǔ)所余佳研究員、馬艷妮副研究員、南方醫(yī)科大學(xué)王棟研究員為該論文的通訊作者。
上述兩項(xiàng)研究突破以往microRNA研究中只針對microRNA一條臂研究的局限，提出在不同情況下microRNA兩臂具有協(xié)同或者拮抗的功能，并在惡性腫瘤研究中證明了microRNA臂功能對立與統(tǒng)一的生物學(xué)意義，豐富了對胃癌這一惡性腫瘤發(fā)病機(jī)理的認(rèn)知，具有重要臨床意義。
同期，余佳課題組與暨南大學(xué)蘭雨研究組、解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心劉兵研究組合作在國際上首次繪制了小鼠胚胎 HSC 發(fā)育全程的單細(xì)胞lncRNA動態(tài)表達(dá)圖譜，并結(jié)合體內(nèi)外功能篩選鑒定出調(diào)控HSC發(fā)育的重要功能性lncRNA分子——H19。于2019年1月10日在 《Cell Stem Cell》雜志上發(fā)表了“ Combined Single-Cell Profiling of lncRNAs and Functional ScreeningReveals H19 is Pivotal for Embryonic Hematopoietic Stem Cell Development”的文章。
該研究通過對HSC發(fā)育過程相關(guān)的6個細(xì)胞群體的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的生物信息學(xué)分析和體外功能篩選實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)6個可能在胚胎造血發(fā)育中發(fā)揮作用的lncRNA。利用條件基因敲除研究策略，著重闡明了H19 lncRNA對于AGM區(qū)HSC發(fā)生的重要作用。發(fā)育早期H19 lncRNA的缺失使得一些重要造血轉(zhuǎn)錄因子（包括Runx1及Spi1等）的啟動子區(qū)域高甲基化并下調(diào)其表達(dá)，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞向pre-HSC的轉(zhuǎn)化阻滯。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)胞漿定位的H19 lncRNA部分通過抑制甲基化調(diào)控分子s-腺苷基同型半胱氨酸水解酶（一種DNA甲基化調(diào)控分子）的活性來調(diào)控目的基因的甲基化水平，并且該調(diào)控功能與H19作為microRNA前體的加工產(chǎn)物miR-675的功能無關(guān)。該研究通過多維單細(xì)胞/少量細(xì)胞測序技術(shù)捕捉lncRNA的分子特征，聯(lián)合lncRNA條件性敲除小鼠，既提供了在數(shù)量稀少的組織干細(xì)胞中研究lncRNA調(diào)控機(jī)理的可能性，也為lncRNA功能基因組學(xué)研究提供了新思路。
基礎(chǔ)所博士后徐嘉悅、博士研究生劉思琪、副研究員馬艷妮、解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心副研究員周杰、博士研究生張琳琳為該研究論文的第一作者?；A(chǔ)所余佳研究員、暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院蘭雨研究員、解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心劉兵研究員為該論文的通訊作者。
以上研究工作得到了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（2019-I2M-2-001, 2017-I2M-3-009, 2018-I2M-1-001, 2016-I2M-3-002,2017-I2M-1-015)的資助。
文章鏈接：
1.https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/1878-0261.12527
2.https://www.nature.com/articles/s41467-019-12292-5
3.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590918305599?via%3Dihub
文|基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所
編輯|王京 審校|齊翼
