MicroRNA在突触可塑性中的作用(1)
[摘要] microRNA(miRNA)是一种内源性的，长度约为22 nt的非编码小分子RNA，对基因的转录后调控具有重要作用。miRNAs在脑中大量表达，对神经元的生长发育起关键作用，同时miRNAs还参与神经功能的实施，如突触可塑性。本文将重点讨论miRNAs对神经突触可塑性的调节作用。
[关键词] miRNA；神经系统；突触可塑性；学习和记忆
[中图分类号] R741 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2014)12(c)-0153-06
College of Pharmacy， Harbin Medical University， Heilongjiang Province， Harbin 150081， China
[Abstract] microRNAs (miRNA) are small endogenous non-coding RNAs of approximately 22 nucleotides that play a crucial role in the post-transcriptional gene regulation. miRNAs are enriched in the brain， where they can contribute significantly to the development， survival of neurons， meanwhile they might be important mediators of neural functions， such as synaptic plasticity. This review discusses the regulation of miRNAs in synaptic plasticity.
[Key words] miRNA； Nervous system； Synaptic plasticity； Learning and memory
突触可塑性(synaptic plasticity)目前被认为是学习记忆形成的重要基础，是神经科学领域近年来进展最快、取得成果最大的研究领域。突触可塑性主要分为结构的可塑性和功能的可塑性。结构的可塑性是指突触反复活动引起突触形态、数量的改变，功能的可塑性指突触传递效能的改变，主要包括长时程增强(long-term potentiation，LTP)和长时程抑制(long-term depression，LTD)。在哺乳动物的大脑中，调控神经突触局部蛋白合成对突触可塑性的改变具有很大影响[1]。
microRNA(miRNA)是一类大约含有22个核苷酸的单链非编码小分子RNA，对基因表达具有重要的调控作用。miRNA在多种生命过程中扮演重要角色，与组织器官发育、细胞生长分化和凋亡、疾病发生等生命活动密切相关[2-3]。随着研究的深入，发现miRNA在神经突触可塑性中起着重要作用。本文将针对miRNA对突触可塑性的调节作用做一综述 。
1 MicroRNA的概述
microRNA是一类在进化上高度保守的内源性的非编码小分子RNA，它几乎存在于所有的真核细胞中。1993年，首个miRNA 在秀丽新小杆线虫中发现，并被命名为Lin-4[4]之后研究又发现了大量类似的RNA，并于2001年将其统称为miRNA。miRNA结构和功能有高度保守性，发育和表达有时序性，细胞或组织有特异性，目前已证实miRNA广泛参与生物体生长、发育、凋亡等生理或病理过程，并且与神经系统的功能和疾病有着密切的关系。
在动物体内，编码miRNA的基因首先在细胞核内在RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ的作用下形成miRNA的初始转录产物(primary miRNA，pri-miRNA)，pri-miRNA在细胞核内被RnaseⅢ家族的Drosha酶及辅助因子DGCR8作用下剪切为约70个核苷酸长度、具有茎环结构的miRNA前体(precursor miRNA，pre-miRNA)。miRNA通过Ran-GTP依赖性核浆转运子Exportin5(Exp5)从核内转到胞质，随后经胞浆Dicer酶剪切形成长约22个核苷酸的双链miRNA，这种双链miRNA很快被分解成单链，其成熟的单链miRNA与RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)结合形成非对称 的RISC复合物，称为miRNP。此复合物通过miRNA与靶mRNA的3'非翻译区(3'untranslated region，3'UTR)完全或不完全配对结合以使miRNP抑制mRNA 翻译或降解 mRNA[5-12]。
2 MicroRNA与突触可塑性
突触(synapse)是神经元之间相互接触并在功能上发生联系的部位，是神经系统中信息交流的一种重要方式[13]。突触可塑性(synaptic plasticity)是指突触的形态和功能可发生较为持久的改变的特性或现象，这一现象普遍存在于中枢神经系统，尤其是学习和记忆有关的部位，被认为是学习和记忆产生机制的生理学基础[14]。
随着研究的深入，越来越多的研究发现，在哺乳动物的大脑中的突触部位含有较多调节miRNA合成的蛋白，如Ago蛋白和Dicer酶等，提示在突触可塑性过程中可能发挥重要作用[15]。Lugli等[16]利用免疫组织化学方法在电子显微镜水平研究发现，Dicer主要存在于树突棘中，尤其是突触后致密体中。Konopka等[17]对Dicer参与突触可塑性的具体机制进行研究发现：将小鼠前脑Dicer基因敲除，可以导致小鼠海马中miR-124，miR-132，miR-137，miR-138，miR-29a等多个miRNA表达量下降，与此同时小鼠表现出学习记忆功能的明显改善。其机制可能是下调的miRNA通过上调其靶蛋白的表达，而影响海马突触可塑性。近年来的研究也逐渐证明了miRNA可以通过调控突触可塑性相关蛋白的表达，影响突触可塑性。 (胡雪玲 孙丽华)
[关键词] miRNA；神经系统；突触可塑性；学习和记忆
[中图分类号] R741 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2014)12(c)-0153-06
College of Pharmacy， Harbin Medical University， Heilongjiang Province， Harbin 150081， China
[Abstract] microRNAs (miRNA) are small endogenous non-coding RNAs of approximately 22 nucleotides that play a crucial role in the post-transcriptional gene regulation. miRNAs are enriched in the brain， where they can contribute significantly to the development， survival of neurons， meanwhile they might be important mediators of neural functions， such as synaptic plasticity. This review discusses the regulation of miRNAs in synaptic plasticity.
[Key words] miRNA； Nervous system； Synaptic plasticity； Learning and memory
突触可塑性(synaptic plasticity)目前被认为是学习记忆形成的重要基础，是神经科学领域近年来进展最快、取得成果最大的研究领域。突触可塑性主要分为结构的可塑性和功能的可塑性。结构的可塑性是指突触反复活动引起突触形态、数量的改变，功能的可塑性指突触传递效能的改变，主要包括长时程增强(long-term potentiation，LTP)和长时程抑制(long-term depression，LTD)。在哺乳动物的大脑中，调控神经突触局部蛋白合成对突触可塑性的改变具有很大影响[1]。
microRNA(miRNA)是一类大约含有22个核苷酸的单链非编码小分子RNA，对基因表达具有重要的调控作用。miRNA在多种生命过程中扮演重要角色，与组织器官发育、细胞生长分化和凋亡、疾病发生等生命活动密切相关[2-3]。随着研究的深入，发现miRNA在神经突触可塑性中起着重要作用。本文将针对miRNA对突触可塑性的调节作用做一综述 。
1 MicroRNA的概述
microRNA是一类在进化上高度保守的内源性的非编码小分子RNA，它几乎存在于所有的真核细胞中。1993年，首个miRNA 在秀丽新小杆线虫中发现，并被命名为Lin-4[4]之后研究又发现了大量类似的RNA，并于2001年将其统称为miRNA。miRNA结构和功能有高度保守性，发育和表达有时序性，细胞或组织有特异性，目前已证实miRNA广泛参与生物体生长、发育、凋亡等生理或病理过程，并且与神经系统的功能和疾病有着密切的关系。
在动物体内，编码miRNA的基因首先在细胞核内在RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ的作用下形成miRNA的初始转录产物(primary miRNA，pri-miRNA)，pri-miRNA在细胞核内被RnaseⅢ家族的Drosha酶及辅助因子DGCR8作用下剪切为约70个核苷酸长度、具有茎环结构的miRNA前体(precursor miRNA，pre-miRNA)。miRNA通过Ran-GTP依赖性核浆转运子Exportin5(Exp5)从核内转到胞质，随后经胞浆Dicer酶剪切形成长约22个核苷酸的双链miRNA，这种双链miRNA很快被分解成单链，其成熟的单链miRNA与RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)结合形成非对称 的RISC复合物，称为miRNP。此复合物通过miRNA与靶mRNA的3'非翻译区(3'untranslated region，3'UTR)完全或不完全配对结合以使miRNP抑制mRNA 翻译或降解 mRNA[5-12]。
2 MicroRNA与突触可塑性
突触(synapse)是神经元之间相互接触并在功能上发生联系的部位，是神经系统中信息交流的一种重要方式[13]。突触可塑性(synaptic plasticity)是指突触的形态和功能可发生较为持久的改变的特性或现象，这一现象普遍存在于中枢神经系统，尤其是学习和记忆有关的部位，被认为是学习和记忆产生机制的生理学基础[14]。
随着研究的深入，越来越多的研究发现，在哺乳动物的大脑中的突触部位含有较多调节miRNA合成的蛋白，如Ago蛋白和Dicer酶等，提示在突触可塑性过程中可能发挥重要作用[15]。Lugli等[16]利用免疫组织化学方法在电子显微镜水平研究发现，Dicer主要存在于树突棘中，尤其是突触后致密体中。Konopka等[17]对Dicer参与突触可塑性的具体机制进行研究发现：将小鼠前脑Dicer基因敲除，可以导致小鼠海马中miR-124，miR-132，miR-137，miR-138，miR-29a等多个miRNA表达量下降，与此同时小鼠表现出学习记忆功能的明显改善。其机制可能是下调的miRNA通过上调其靶蛋白的表达，而影响海马突触可塑性。近年来的研究也逐渐证明了miRNA可以通过调控突触可塑性相关蛋白的表达，影响突触可塑性。 (胡雪玲 孙丽华)