摘要：MiRNA是一種大小為21～24 nt的非編碼單鏈小分子RNA，是生物體內功能基因表達的重要調控分子，其相關研究已成為基因表達調控研究的熱點領域。本文對miRNA的特點、功能及其兩面性、蜜蜂基因組中miRNA研究的意義及其進展進行了綜述。

關鍵詞：蜜蜂；基因組；MiRNA；基因表達調控

1993年，Leee等在秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)中發現第一個MicroRNAs (miRNA)。并發現它能調控基因表達，然而當時并未引起足夠的重視。2000年，Reinhan又在線蟲中發現了第二個miRNA-let-7，它在線蟲、果蠅和人類中高度保守間，在生命活動中具有廣泛的調節功能，并在表達上具有時空特異性，至此人們才認識到miRNA的重要作用，miRNA逐漸成為基因表達調控研究的熱點。

1 MiBNA的特點

MiRNA是一類具有相似特征的非編碼內源單鏈小片段RNA序列，由具有莖環結構的約70～90 nt的單鏈RNA前體經過Dicer酶加工后生成。單鏈miRNA與RISC(RNA-Induced Silencing Complex)結合形成miRNP復合體后，miRNA通過與靶基因的3’UTR(untranslated region)區互補配對，指導miRNP復合體對靶基因mRNA進行切割或者翻譯抑制。它與其他小分子RNA的區別主要體現在形成過程，而不是它們調控基因表達的機制。成熟的miRNA約長21～24 nt，存在于動物、植物和真菌等多細胞真核生物中，在物種進化中高度保守。

MiRNA是對中心法則中RNA作為中介角色的重要補充，通過調控mRNA的翻譯從而參與動植物生長發育、細胞分化、細胞增殖與調亡、激素分泌、腫瘤形成等各種過程。目前在線蟲、擬南芥、果蠅、小鼠和人等物種中已經發現數百個miRNAs，其多數具有和其他調控基因表達的基因類似的特征，即在不同組織、不同發育階段中表達的miRNA及其表達水平有顯著差異，表明miRNA在細胞生長和發育的調節過程中起多種作用。

2 MiRNA的功能及其兩面性

MiRNA通過與mRNA聯配的形式對基因行使轉錄后表達調控的功能。已知的大多數基因以RNA為媒介生產蛋白質，但近來越來越多的RNA基因正在被發現和確證。MiRNA擴展了真核生物基因調控的范。人們普遍認為miRNA在時空上調控基因的表達，最新研究表明miRNA在特定情況下可以激活基因的表達。多數miRNA在表達上具有時空的特異性，如人類基因組中miRNA大約占據基因總數的1％，雖然在不同組織、不同發育階段，它們的表達量不同，但是多種miRNA在同一個細胞中的表達使得細胞處在一種內在的miRNA環境中，這個環境控制著成千上萬的編碼基因mRNA的表達水平，使得各種蛋白的表達處在一個合適水平。

2.1 MiRNA的負調控作用

一般認為，miRNA通過與靶基因的3’UTR區互補配對，根據配對是否完全，指導miRNA與RISC結合形成的miRNP復合體對靶基因mRNA進行切割或者抑制其翻譯成蛋白質，實現其負調控，也能通過影響染色質結構調控轉錄速率。

2.2 MiRNA的正調控作用

之前的研究認為，所有的調控都是負調控，作為補充，耶魯大學醫學院的Vasudevan等研究發現miRNA也具有激活的作用。他們認為激活作用是在細胞周期阻滯過程中miRNP復合體共有的作用。在細胞不同周期中，miRNP復合體的翻譯調控作用在抑制和激活之間不斷變換：在細胞分裂期，它們抑制翻譯，而在Gl/G0阻滯期，它們起激活作用。

3 蜜蜂基因組中miRNA研究的意義及其進展

蜜蜂的大腦雖小卻有復雜的認知結構，社會組織雖復雜卻受分子、遺傳神經系統和社會生態學的支配，其生活的社會可以與人類社會相匹敵，既復雜又具內部凝聚力，并能成功應付社會生活帶來的種種挑戰，包括信息交流、老齡化、社會機能紊亂、傳染病、精神疾病和寄生蟲等。正是由于這些特征，蜜蜂正逐漸成為社會行為研究的模式生物。

蜜蜂基因組草圖的完成為蜜蜂miRNA的發現及其在蜜蜂生長發育過程中所起作用的探索提供契機，這將更有利于蜜蜂在社會行為學、神經生物學、行為遺傳學和免疫學等領域發揮其模型作用。

迄今為止，蜜蜂基因組中miRNA研究還相對較少，主要是運用了生物信息學的方法，預測蜜蜂中的miRNA。蜜蜂基因組數據已經被用于miRNA識別技術的基礎數據。蜜蜂基因組測序聯合會(The Honeybee Genome Sequencing Consodium)通過兩種計算方法識別了蜜蜂基因組中65個miRNA的候選基因，其中部分已被證實在蜜蜂發育過程中表現出級型特異性。在miRNA的網絡數據庫miRBaBe有25條預測的數據記錄，其中有21個miRNA已被證實在個體發育特定時期的蜜蜂的大腦內表達。此外，對蜜蜂基因組及相關物種miRNA信息進行的3組獨立預測計算，確定總共68個候選miRNA，其中包括果蠅基因組中miRNA的直系同源基因。通過qRT-PCR和基因芯片分析的表達篩選，這些預測的候選miRNA大部分已被證實至少在蜜蜂的一個組織中表達。

根據相近物種miRNA的研究結果，目前報道的蜜蜂基因組中的miRNA信息遠未接近飽和，因此在對目前已知miRNA進行深入分析的同時，仍有必要進一步對蜜蜂基因組中新的miRNA基因進行發掘。miRNA基因的發現主要有直接克隆法和生物信息學預測兩種方法。目前對蜜蜂中miRNA的發現主要是運用了生物信息學方法，這種方法的優點是較少受生物體內miRNA基因數量及其表達豐度的影響，然而由于其基于從少數幾種已知miRNA序列中總結的miRNA基因特征，不一定具有普遍性，因此預測結果可能與真實情況有較大的出入。直接克隆法在發現生物體中高豐度和常表達的miRNA上具有無可比擬的優越性。目前，新一代的高通量測序技術己投入使用，如454、Solexa、SOLiD等，使直接克隆法的優勢更加明顯，但這種方法對于發現基因組上拷貝數目少，且只在特定時期或者特定組織器官中表達的miRNA還是可能造成遺漏。所以兩種方法結合使用，互相驗證不失為一種好的研究策略。

參考文獻(略)

引自《中國蜂業》2008（3）

陳璇 鄭火青 余東亮 胡福良

浙江大學動物科學學院 浙江大學沃森基因組科學研究院 浙江大學動物科學學院