謝 清,楊冰潔,羅國(guó)棟,楊成迎,楊 陽(yáng),楊昌沛,黃華宇,甘 玲,2

(1.西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,重慶 榮昌 402460;2.重慶市獸醫(yī)科學(xué)工程研究中心,重慶 榮昌 402460)

MicroRNA-183(miR-183)是 miR-183簇(miR-183 Cluster,miR-183C)包括定位于人7號(hào)染色體(7q31～34)上的 miR-183、miR-182以及 miR-96的一員,在物種進(jìn)化上高度保守[1]。近年來(lái),miR-183的功能研究主要有：(1)miR-183的異常表達(dá)介導(dǎo)了腫瘤的發(fā)生發(fā)展及諸多癌癥如肺癌[2]等調(diào)控其增殖、轉(zhuǎn)移以及入侵等,起著腫瘤抑制劑或促癌的作用,可作為其潛在的診療靶標(biāo);(2)miR-183參與其他疾病比如白血病[3]等的調(diào)控;(3)miR-183參與了感覺(jué)器官和神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及部分功能的調(diào)控;(4)miR-183在動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)及代謝調(diào)控中發(fā)揮重要作用。本文就miR-183的功能及在畜禽動(dòng)物身上的研究進(jìn)行綜述,為畜禽miRNA的深入研究提供理論參考。

1 MicroRNA(miRNA)作用方式

miRNA是長(zhǎng)度約為22 nt的內(nèi)源性非編碼單鏈小RNA,人類首次發(fā)現(xiàn)是在秀麗隱桿線蟲(chóng)(Caenorhabditis elegans,C.elegans)[4]。miRNA 通過(guò)和靶基因3′非翻譯區(qū)(3′-UTR)結(jié)合而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)。通常,miRNA與靶mRNA的3′-UTR結(jié)合會(huì)降低蛋白質(zhì)表達(dá)水平,然而,也有報(bào)道顯示,miRNA可以誘導(dǎo)蛋白質(zhì)表達(dá)增加[5]。且一個(gè)miRNA可以靶向多種mRNA發(fā)揮其廣泛的調(diào)節(jié)功能;另一方面,mRNA也可被不同的miRNA調(diào)控[6]。由此可見(jiàn),miRNA對(duì)其靶基因的作用方式存在協(xié)作性和發(fā)散性。

2 miR-183功能研究

2.1 miR-183對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)功能的調(diào)控 早前研究顯示,miR-183在成年大鼠的背根神經(jīng)節(jié)受損后其表達(dá)顯著減少且與應(yīng)激顆粒(Sstress granule,SG)蛋白的分布有關(guān),暗示miR-183可能通過(guò)疼痛相關(guān)基因來(lái)調(diào)節(jié)慢性神經(jīng)性疼痛[7]。大鼠脊髓神經(jīng)結(jié)扎后miR-183顯著下調(diào),且減弱結(jié)扎誘導(dǎo)的機(jī)械性異常疼痛,表明神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的miR-183可能介導(dǎo)神經(jīng)性疼痛的過(guò)程[8]。Shi等[9]等也發(fā)現(xiàn),miR-183-5p可通過(guò)抑制Twik相關(guān)的K+通道1(TWIKRelated K+Channel 1,TREK-1)減輕慢性壓迫性損傷誘導(dǎo)的神經(jīng)性疼痛。痛覺(jué)感受器一直是神經(jīng)性疼痛鎮(zhèn)痛藥物開(kāi)發(fā)的焦點(diǎn),因此miR-183在痛覺(jué)感受器的研究可為神經(jīng)性疼痛鎮(zhèn)痛藥物的開(kāi)發(fā)提供新思路。

2.2 miR-183對(duì)感覺(jué)器官功能的調(diào)控 在聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中,miRNA的功能研究主要體現(xiàn)在內(nèi)耳發(fā)育[10]。正常大鼠耳蝸感覺(jué)上皮中miR-183在噪聲暴露1天后的表達(dá)顯著降低,且絲/蘇氨酸激酶Tao1的翻譯區(qū)有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)與miR-183序列完全互補(bǔ)[11]。最新研究顯示,miR-183C在調(diào)節(jié)小鼠耳蝸細(xì)胞凋亡以及體內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用,且驗(yàn)證了翅緣缺刻1(Notch1)等是miR-183C的靶點(diǎn)[12]。

2.3 miR-183對(duì)應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)控 哺乳動(dòng)物急性應(yīng)激下,海馬CA1和中央杏仁核中的miR-183表達(dá)顯著升高,預(yù)測(cè)顯示miR-183靶向肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白(profilin-2,PFN2)等[13],而PFN2能調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白聚合,是決定神經(jīng)元中樹(shù)突棘形態(tài)的關(guān)鍵因子,敲除PFN2基因?qū)?yán)重影響神經(jīng)遞質(zhì)穩(wěn)態(tài)和小鼠的行為[14]。Zhou等[15]研究發(fā)現(xiàn),慢性不可預(yù)見(jiàn)的輕度壓力可導(dǎo)致海馬組織中miR-183-5p顯著上調(diào),暗示其可能與壓力引起的抑郁癥有關(guān)。

2.4 miR-183參與疾病的調(diào)控 在轉(zhuǎn)基因小鼠及其體外模型以及非酒精性脂肪變性患者的肝活檢標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)通過(guò)降低miR-183的表達(dá)來(lái)上調(diào)胰島素受體底物1,從而保護(hù)肝細(xì)胞免受胰島素抵抗[16]。Chandel等[17]發(fā)現(xiàn),二乙基亞硝胺誘導(dǎo)的大鼠纖維化肝中miR-183C被顯著上調(diào),提示miR-183C與慢性肝病相關(guān),可能在纖維化維持和進(jìn)展中發(fā)揮作用。當(dāng)前對(duì)miR-183在肝疾病方面的研究?jī)H限于人和模型動(dòng)物,而產(chǎn)生動(dòng)物臨床上的疾病也越來(lái)越多,而miR-183在獸醫(yī)臨床方面的研究卻未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

3 miR-183在動(dòng)物生產(chǎn)上的研究

隨著高度集約化養(yǎng)殖生產(chǎn)模式的推進(jìn),畜禽疾病的發(fā)生趨于復(fù)雜化和多元化。而miR-183在畜禽疾病方面的研究報(bào)道卻相對(duì)較少。

3.1 牛miR-183的研究進(jìn)展 越來(lái)越多的證據(jù)表明,miRNA參與動(dòng)物機(jī)體重要的生理過(guò)程,早先Salilew等[18]從牛發(fā)情周期的從屬卵泡和優(yōu)勢(shì)卵泡顆粒細(xì)胞進(jìn)行miRNA差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn),優(yōu)勢(shì)卵泡顆粒細(xì)胞中miR-183C的上調(diào)尤為顯著。隨后,Gebremedhn等[19]發(fā)現(xiàn),miR-183C通過(guò)協(xié)同靶向叉頭框蛋白O1(Forkhead box protein O1,FOXO1)促進(jìn)牛顆粒細(xì)胞的增殖和G1/S轉(zhuǎn)換,表明miR-183能通過(guò)靶向FOXO1對(duì)顆粒細(xì)胞的增殖發(fā)揮關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。然而當(dāng)前,miR-183在牛的其他疾病方面的研究未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

3.2 山羊miR-183的研究進(jìn)展 Chen等[20]分析發(fā)現(xiàn),miR-183能通過(guò)靶向乳腺上皮細(xì)胞中的哺乳動(dòng)物Ste20樣激酶1(Mammalian sterile 20-like kinase 1,MST1)基因來(lái)抑制山羊乳脂的合成。且miR-183在山羊前脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中上調(diào)并顯著增加成脂基因過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(Peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)等的表達(dá),且驗(yàn)證顯示Smad蛋白4(SMAD family member 4,Smad4)是其靶標(biāo),miR-183的過(guò)度表達(dá)顯著抑制Smad4的mRNA和蛋白質(zhì)水平,而Smad4的抑制大大加速了脂質(zhì)沉積并增加脂肪形成基因的表達(dá)[21]。由此可見(jiàn),miR-183通過(guò)抑制Smad4的表達(dá)來(lái)促進(jìn)山羊前脂肪細(xì)胞的分化。該研究為進(jìn)一步提高山羊的肉品質(zhì)提供了科學(xué)依據(jù)。

3.3 豬miR-183的研究進(jìn)展 Chen等[22]在大白豬和梅山豬雌豬的背膘組織中發(fā)現(xiàn)miR-183在梅山豬的表達(dá)高于大白豬,WRP信號(hào)通路的表面輔助受體組分低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6(Low-density lipoprotein receptor related protein 6,LRP6)在其UTR區(qū)有miR-183特定的結(jié)合位點(diǎn),即 LRP6可能是miR-183的潛在靶標(biāo)。LRP6輔助受體對(duì)調(diào)節(jié)脂肪形成和潛在的白色脂肪組織發(fā)展至關(guān)重要[23],所以miR-183可能通過(guò)靶向LRP6調(diào)控脂肪的形成,然而miR-183是否在脂肪形成和脂肪沉積中真正起作用仍有待進(jìn)一步研究。

動(dòng)物海馬從功能上可劃分為背側(cè)區(qū)和腹側(cè)區(qū)。Yang等[24]首次考察了榮昌仔豬背側(cè)海馬(DH)和腹側(cè)海馬(VH)中miRNA的表達(dá)特征,發(fā)現(xiàn)VH中miR-183的表達(dá)顯著高于DH,揭示miR-183可能參與了榮昌仔豬的采食調(diào)控。該研究也進(jìn)一步評(píng)估了氧化應(yīng)激(Oxidative stress,OS)仔豬海馬miRNA的表達(dá)變化,結(jié)果表明,相對(duì)于 VH,miR-183在OVH中顯著下調(diào)且靶向腎上腺髓質(zhì)素2(Adrenomedullin 2,ADM2)。分析發(fā)現(xiàn)ADM2參與了對(duì)免疫和氧化應(yīng)激相關(guān)基因表達(dá)途徑的調(diào)控。該研究結(jié)果將對(duì)動(dòng)物甚至人類與氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的防治研究提供了重要的信息。

表1 動(dòng)物miR-183的功能及靶基因

3.4 雞miR-183的研究進(jìn)展 禽類基底乳頭與哺乳動(dòng)物聽(tīng)覺(jué)器官有相似之處。Zhang等[25]發(fā)現(xiàn)在雞聽(tīng)覺(jué)器官發(fā)育中,miR-183在所有前庭器官和基底乳頭頂端部分的毛細(xì)胞中高度表達(dá)。該研究對(duì)養(yǎng)禽業(yè)中聲音對(duì)雞產(chǎn)生應(yīng)激方面的調(diào)控研究提供重要信息。然而,miR-183在聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)方面的研究還有待進(jìn)一步深化。

4 展望

綜上所述,miR-183廣泛參與了動(dòng)物機(jī)體生命活動(dòng)過(guò)程,并對(duì)腫瘤、免疫疾病的發(fā)生及發(fā)展過(guò)程具有重要的調(diào)控作用,當(dāng)前miR-183在動(dòng)物的主要調(diào)控功能研究如表1所示,大多是以病理細(xì)胞或模型動(dòng)物為對(duì)象,所以miR-183的相關(guān)研究還處于比較局限的階段,尤其在畜禽上miR-183僅限于表達(dá)水平的研究,對(duì)疾病的調(diào)控機(jī)制研究相對(duì)欠缺,而miRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后表達(dá)調(diào)控是疾病預(yù)防、診斷、治療的切入點(diǎn),目前,已有藥物制造商生產(chǎn)出應(yīng)用于臨床的miRNA治療試劑,比如激活劑(Mimic)及抑制劑(Inhibitor)[26],而動(dòng)物生產(chǎn)與臨床卻未見(jiàn)報(bào)道,相信在不久的將來(lái),隨著miRNA在調(diào)控機(jī)制方面研究的不斷深入與分子診斷技術(shù)不斷完善及推廣應(yīng)用,miRNA在動(dòng)物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用定會(huì)取得突破性進(jìn)展。