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microRNA(miRNA)是一类进化上保守的内源性非编码小分子RNA。miRNA通常长度约为22 nt左右,它们通过转录后抑制的方式调控蛋白基因的表达。他们调控靶基因的表达通常有两种方式:抑制靶基因mRNA的翻译或者导致靶基因mRNA的降解。在动物细胞中,多数的研究发现miRNA是通过结合到靶基因mRNA的3非翻译区对靶基因进行调控的。但是最近的研究也发现了miRNA能够通过结合到靶基因mRNA的氨基酸编码区域调控靶蛋白的表达。
实验证据表明miRNA在许多生物学领域都有着非常重要的功能,如生物的发育、胚胎发生、分化、器官形成、细胞的生长及凋亡等。许多研究还发现miRNA可以作为癌基因或者抑癌基因在癌症的发生发展过程中起着非常重要的作用。许多miRNA表达谱的研究也发现miRNA在许多癌组织或细胞中存在着明显的差异表达,进一步说明miRNA与癌症发生发展有重要相关性。同时也提示可以通过对miRNA表达谱的分析来诊断一些癌症,并且miRNA/miRNA抑制剂可在癌症的治疗中发挥作用。另外,许多研究也发现miRNA在干细胞的自我增殖与多能性维持的过程中也起到了至关重要的作用。
在本论文中,我们主要针对miRNA在前列腺癌细胞DU-145的凋亡过程中所起的作用和机理以及miRNA在人类胚胎干细胞的自我增殖过程中所起的作用作了研究和探讨。另外,我们还对miRNA在糖尿病大鼠中的表达谱做了初步的分析。
在第一章中,我们证明了miR-24能够通过结合FAF1基因的氨基酸编码区调控FAF1基因的翻译,并进一步调控前列腺癌细胞DU-145的凋亡。我们的研究为miRNA能够结合到3非翻译区以外的区域对靶基因进行调控的理论提供了进一步的证据。另外,我们通过转染miR-24的反义核酸可以诱导DU-145细胞和HeLa细胞的凋亡。这些研究证明miR-24可以作为治疗非激素依赖的前列腺癌的药物治疗的靶点。我们的研究不仅加深了对于miRNA如何参与癌细胞凋亡调控的理解,而且为非激素依赖性前列腺癌以及其它一些存在miR-24高表达的癌症治疗提供了潜在的靶点以及药物应用前景。
在第二章中,我们利用miRNA芯片的方法对miRNA在人类的胚胎干细胞H1细胞及H1T细胞中的表达差异做了分析研究,找到了一些可能与胚胎干细胞的自我增殖相关的miRNA。在这些miRNA中,之前的报道已经发现miR-21能够调控小鼠胚胎干细胞的自我增殖。通过将miRNA表达谱与mRNA的表达谱对比分析,我们还发现并证明了BMPRⅡ是miR-21的一个靶基因。并且还发现,BMPRⅡ的蛋白水平与miR-21的表达水平在具有不同的恶性程度和迁移能力的前列腺癌细胞PC3和Lncap中存在负相关。这些实验表明miR-21可能通过对BMPRⅡ基因的调控参与了胚胎干细胞的自我增殖以及前列腺癌的发生和发展过程。
为了进一步理解miRNA在Ⅱ型糖尿病中的功能,在第三章中,我们使用miRNA芯片的方法对miRNA在糖尿病大鼠模型GK大鼠和其对照模型Wistar大鼠的肌肉中的表达差异做了初步分析。发现了一些可能与糖尿病的高血糖及胰岛素耐受性相关的miRNA。同时还发现了miR-24的表达与其靶基因p38的蛋白表达在GK大鼠及Wistar大鼠的肌肉组织中存在负相关。提示了miR-24可能通过对p38的调控参与了糖尿病的发生发展。