MicroRNA与细胞信号通路的相互作用*李斌郭燕华徐辉周惠屈良鹄**(中山大学基因工程教育部重点实验室,有害生物控制与资源利用国家重点实验室,广州510275摘要MicroRNA(miRNA,广泛存在于多种生物中,在基因表达调控的转录后水平上发挥着重要的调节作用.细胞信号通路转导外界刺激进而引发一系列生理和病理效应,决定着细胞的功能和命运.而miRNA和细胞信号通路间的相互作用对于二者的功能发挥起着关键作用,本文将从信号通路对miRNA的调控和miRNA对信号通路的调节两方面综述二者的相互作用,揭示整合miRNA的细胞信号通路及其生物学意义.关键词miRNA,细胞信号通路,调控DOI:10.3724/SP.J.1206.2013.00255生物化学与生物物理进展ProgressinBiochemistryandBiophysics2013,40(7:593~602www.pibb.ac.cn*国家自然科学基金资助项目(31200593,81070589,31230042,国家重点基础研究发展计划(973资助项目(2011CB811300.**通讯联系人.Tel:020-********,E-mail:lssqlh@mail.sysu.edu.cn收稿日期:2013-06-09,接受日期:2013-06-241993年,Ambros实验室和Ruvkun实验室在研究秀丽隐杆线虫(C.elegans时序调控时分别发现了第一个microRNA(miRNA分子lin-4,2000年,Ruvkun实验室又发现另一个miRNA分子let-7,至此,miRNA世界逐渐进入人们的视野,“”并随之成为科学界的明星分子[1-3].miRNA是一类进化上非常保守,长度介于21~25nt的非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA分子,在动物、植物、绿藻、病毒中均有发现,它通过其种子序列(seedregion,5′端的2~8位核苷酸序列与靶mRNA的3′-UTR(有些是5′-UTR[4]或CDS[5]互补靶序列完全或部分匹配,介导mRNA的降解或翻译抑制[6].而根据miRNA这种序列特异性作用,通过计算预测发现,miRNA可以靶向60%的mRNA[7-8].此外,miRNA还具有以下三方面的特性:a.时空特异性,miRNA的表达具有时间特异性和空间特异性;b.多靶效应,一个miRNA可以靶向多种不同的mRNA;c.微调性,很多miRNA对靶标的影响(翻译抑制或降解一般不超过50%.miRNA的这些特性决定了其在生命活动中的重要作用.细胞信号通路是指能将细胞外的刺激经细胞膜传入细胞内并引发特异效应(如基因表达、细胞分裂、细胞凋亡等的一系列酶促反应通路,如Wnt通路、NF-κB通路、p53通路等[9].这种刺激包括来自其他细胞以及细胞本身存在的细胞外基质的各种信号,如生长因子、激素、神经递质、细胞因子、环境胁迫等.信号分子结合到细胞膜上的受体后,通过信号的级联放大,信号通路之间的相互作用(cross-talk等将信号最终传递至转录因子(transcriptionfactor,TF,在转录因子与相应的转录因子结合位点(transcriptionfactorbindingsite,TFBS结合后,调控基因的表达.同一细胞中不同的信号通路所处的状态不同,不同的细胞中相同的信号通路的活性也存在着差异,细胞正是通过信号通路调控细胞内各种生物过程和生命活动.生物体作为一个有机的整体,miRNA和信号通路在其生命活动中分别具有重要作用,而二者的相互作用对于维持这个整体生命活动有序而稳定的进行也同样具有重要意义.本文综述了信号通路对miRNA转录、加工成熟和功能发挥等各个过程的调控,以及miRNA对信号通路的信号级联放大、信号通路之间的cross-talk和信号网络鲁棒性的调节,以揭示整合miRNA的信号通路及其生物学意义.1细胞信号通路对miRNA的调控在生物的不同发育时期,不同的生理和病理状生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.2013;40(7信号通路转录因子miRNA参考文献p53信号通路p53miR-145,miR-34s,miR-107,miR-15a/miR-16-1,miR-192,miR-215,miR-194[15-20]Wnt信号通路TCF4/LEF1miR-371-373,miR-181,miR-29a,miR-30e[11,21-23]Hypoxia信号通路HIFmiR-210,miR-155[24-25]TGF-β信号通路SMADmiR-143/145,miR-155,miR-192[26-28]Notch信号通路CBFmiR-143/145[29]c-Myc信号通路c-MycmiR-17-92,miR-9,miR-29b-1/miR-29a,miR-29b-2/miR-29c,miR-30d/miR-30b,miR-34a,miR-146a,miR-185[12-13,30-31]NF-κB信号通路NF-κBmiR-146a,miR-301a,miR-21,miR-143[32-35]MAPK/JNK信号通路AP-1miR-21[36]STAT3信号通路STAT3miR-21,miR-181b-1[37-39]Fig.1ThesignalingpathwayscontrolmiRNAtranscription图1信号通路对miR...