聚焦近年来科学家对miRNA研究的进展（Ⅱ）

两个便于评估人体核辐射水平的miRNA分子。

　　

聚焦近年来科学家对miRNA研究的进展（Ⅰ）

测量血液中的两个miRNA分子可用于评估吸收的电离辐射剂量

核武器爆炸或反应堆事故造成的核辐射和放射性沉降物可能导致影响多个敏感器官的损伤，定义为急性辐射综合征(ARS)。使用辐射反应标记物快速和早期评估敏感器官的损伤对于识别可能出现急性放射病的个人至关重要;然而，目前还没有批准用于人类的生物剂量测定方法。在一项新的研究中，俄亥俄州立大学的研究人员开发了一种敏感的基于microRNA (miRNA)的血液测试，用于测量小鼠吸收的电离辐射剂量。这些结果发表在《Science Translational Medicine》杂志上。

多年来，一些辐射剂量响应的代谢物、蛋白质、脂质和mRNA被确定为公认的生物标志物，然而，它们在大剂量范围内的敏感性和稳定性都不高，而且报道的许多反应仅限于一个狭窄的分析范围。研究人员开发了一种敏感的基于miRNA的血液检测，用于在临界剂量范围内具有±0.5 Gy分辨率的辐射剂量重建。利用互补筛选平台，如NanoString nCounter法、qRT-PCR和下一代测序方法，他们已经确定了在啮齿动物和非人类灵长类动物(NHP)模型中血清或血浆miR-150-5p表达的剂量依赖缺失。血液中miR-150-5p的辐射剂量依赖性变化通过miRNA miR-23a-3p进行内部标准化，后者miRNA对辐射无反应。实验表明，使用小鼠的一滴血液，可以估算出暴露后几小时到一周的剂量。暴露于分级辐射的患者的白血病标本显示血液中miR-150-5p缺失。他们通过比较小鼠在分次照射和单一急性照射后的反应，将这些患者暴露在分次照射下。本研究显示了该方法在辐射灾害管理及临床应用中的潜在应用价值。

Yadav M, et al. Two-miRNA–based finger-stick assay for estimation of absorbed ionizing radiation dose. Science Translational Medicine, 2020, 12(552).

ZSWIM8泛素连接酶介导靶向的microRNA降解

在一项新的研究中，怀特黑德研究所大卫·巴特尔实验室的研究人员指出，信使RNA和其他RNA经常会改变它们的microRNA调控器，并且表明microRNA降解的路径并不是科学家们所预期的。研究结果发表在《Science》杂志上。

microRNA通常通过与mRNA转录产物结合来控制基因表达，然后与一种叫做Argonaute (AGO)的蛋白质一起工作，通过使这些转录产物更快地降解来“沉默”这些转录产物。虽然与AGO的结合通常保护miRNA免受核酸酶的侵害，但与一些不寻常的靶RNA的广泛配对可触发miRNA降解。这种现象被称为靶向microRNA降解，或TDMD，在细胞中自然发生，是一种控制特定microRNA在任何给定时间允许存留多少的方法。

在本研究中，研究人员发现这种靶向miRNA降解(TDMD)需要ZSWIM8 Cullin-RING E3泛素连接酶。这一发现和其他研究结果表明并支持了一种TDMD的机制模型，即泛素-蛋白酶体途径靶向降解AGO，暴露miRNA降解。此外，功能丧失研究表明，ZSWIM8 Cullin-RING连接酶可加速哺乳动物、线虫和果蝇细胞中大量miRNA的降解，从而确定大多数短寿命miRNA的半衰期。

Shi C Y, et al. The ZSWIM8 ubiquitin ligase mediates target-directed microRNA degradation. Science, 2020.

miR-708-5p靶向致瘤前列腺素E2的产生可能导致新的方法对抗肺癌

最近在一份研究报告发表在国际期刊Oncotarget，罗格斯大学生物医学与健康科学的科学家发现高水平的miR-708-5p（miR-708）表达与肺鳞状细胞癌患者的存活率直接相关，miR-708可抑制前列腺素E2（PGE2）的产生抑制肺癌细胞中环氧合酶-2（COX-2）和微粒体前列腺素E合成酶1（mPGES-1）的表达。

图1所示。miR-708与花生四烯酸通路。(Monteleone N J, 2020)

花生四烯酸代谢（AA）途径是肺癌中常见的失调的炎症途径。AA通过磷脂酶A2家族的酶从细胞膜释放到胞质溶胶中，然后可以通过前列腺素生成的限速酶COX-2代谢为前列腺素H2（PGH2）。下游酶mPGES-1将PGH2代谢成具有生物活性的PGE2。虽然研究人员已经确定了PGE2的促肿瘤发生功能，但控制COX-2和mPGES-1过表达的机制尚不完全清楚。有趣的是，预测miR-708靶向COX-2和mPGES-1。在这项研究中，研究人员表明miR-708的高表达与肺鳞状细胞癌患者的生存率有关。miR-708还通过抑制肺癌细胞中的COX-2和mPGES-1表达来抑制PGE2的产生。miR-708对COX-2和mPGES-1的调节是通过靶向其3'UTR介导的。此外，miR-708恢复抑制肺癌细胞的增殖，存活和迁移。miR-708诱导的变化可部分促成其靶向促癌PGE2信号传导。总之，这些数据表明，失调的miR-708表达有助于加剧PGE2的产生，导致肺癌细胞中促肿瘤发生的表型增强。

Monteleone N J, Lutz C S. miR-708-5p targets oncogenic prostaglandin E2 production to suppress a pro-tumorigenic phenotype in lung cancer cells. Oncotarget, 2020, 11(26): 2464.

科学家揭示了microRNA保护血管完整性的分子机制

miRNA在基因表达调控中起关键作用。miRNA的异常表达和功能通常涉及多种病理过程，包括慢性疾病如动脉粥样硬化的发生。miRNA的调节功能通常发生在细胞质中。在细胞质中，miRNA可以与靶RNA转录物相互作用以抑制蛋白质产生并促进RNA转录物的下降。

在Science Translational Medicine杂志上发表的一份研究报告中，科学家们表明，miR-126-5p在高剪切应力和自噬的背景下维持内皮完整性。与Argonaute-2（Ago2）结合，miR-126-5p与Mex3a形成复合物，Mex3a发生在自噬囊泡表面并指导其转运到细胞核中。在细胞核中，miR-126-5p从Ago2解离并以其种子序列以适体样方式与caspase-3结合，阻止caspase的二聚化并抑制其活性以限制细胞凋亡。在RNA诱导的沉默复合物之外的miR-126-5p的抗细胞凋亡作用对于促进自噬的高剪切应力条件下的内皮完整性是重要的：体内Mex3a或ATG5的消融减弱了miR-126-5p的核输入，加重内皮细胞凋亡，加剧动脉粥样硬化。

因此，细胞核的miR-126-5p通过抑制Caspase-3，可以保护内皮细胞免受诱导的细胞死亡。此外，它还可以降低高剪切应力部位内皮细胞对损伤的敏感性，这确实是一种保护机体免受动脉粥样硬化的机制。

Santovito D, et al. Noncanonical inhibition of caspase-3 by a nuclear microRNA confers endothelial protection by autophagy in atherosclerosis. Science Translational Medicine, 2020, 12(546).