植物microRNA跨界调控哺乳动物基因表达研究进展
2019-03-19彭朦媛王颖芳
彭朦媛,王颖芳,2
(1.广东药科大学中药学院,广东 广州 510006; 2.广东省局部精准药物递药制剂工程技术研究中心,广东 广州 510006)
越来越多研究表明,非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是影响发育和疾病相关基因和基因组的关键调控者[1],主要包括微小RNA(microRNA,miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等。miRNA是一类小的(18~24 nt)内源基因编码的非编码单链RNA分子,传递基于DNA的表观遗传信息,广泛存在于真核生物中,在许多已知物种的进化中保守[2]。这些miRNA参与动物和植物中的转录后基因表达调控,在基因表达中起着至关重要的作用,其作用方式主要有以下3种[3]:①翻译抑制;②mRNA衰变(降解);③mRNA切割。miRNA可以通过序列互补配对,结合到靶基因mRNA上,特别是mRNA的3′端非翻译区,使其去稳定化或阻止mRNA的翻译来沉默基因[4]。动物miRNA与其靶mRNA显示出广泛的互补性,miRNA种子区域[5]中的核苷酸序列与靶mRNA的结合可抑制靶mRNA翻译成蛋白质[6]。植物miRNA与靶mRNA具有高度互补性[7],诱导靶mRNA切割。miRNA调控关键的生物过程,如细胞凋亡、代谢、免疫反应、激素信号传导、细胞增殖、分化等。在植物中,miRNA还在开花、营养稳态、生物和非生物胁迫反应中发挥作用。
一直以来,对动植物miRNA的研究局限在其各自的物种内,且RNA有不稳定、易降解的特性,很难想象miRNA能产生跨界调控作用。即使有,也多存在于植物与昆虫[8-9]、动物与寄生虫[10]之间。但近年来这种观点被打破,据报道,植物miRNA可以进入动物体内行使功能,表明miRNA可能是药用植物发挥疗效的物质基础,可能是药用植物中隐藏的生物活性成分之一。
植物来源的miRNA成功改变生物体的基因表达需要以下关键步骤[11]:(1)植物中有足够多的生物可利用的miRNA,且具有一定的稳定性;……
