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作者与发表信息
本文由日本京都大学医学研究科心血管医学系的Koh Ono、Takahiro Horie、Osamu Baba、Masahiro Kimura、Shuhei Tsuji、Randolph Ruiz Rodriguez、Sawa Miyagawa和Takeshi Kimura共同撰写,发表于《The FEBS Journal》2021年第288卷。论文题为《Functional non-coding RNAs in vascular diseases》,聚焦非编码RNA(ncRNA)在血管疾病中的功能机制与研究进展。
主题与背景
人类基因组中仅约2%编码蛋白质,其余70%的转录产物为非编码RNA(ncRNA)。近年来,随着RNA测序和全基因组分析技术的发展,大量ncRNA被鉴定出来。本文系统综述了microRNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(circRNA)在血管疾病中的调控机制、功能分类及潜在治疗价值。
主要观点与论据
1. miRNA在血管疾病中的核心作用
miRNA是研究最深入的ncRNA家族,通过结合mRNA的3’-UTR抑制翻译或降解靶基因。论文列举了多个关键miRNA及其功能:
- miR-21:抑制炎症反应,靶向PPAR-α(过氧化物酶体增殖物激活受体α)调控内皮细胞(EC)炎症;在血管平滑肌细胞(VSMC)中促进血管重塑。
- miR-33a/b:调控脂质代谢,靶向ABCA1(ATP结合盒转运体A1)和ABCG1,影响HDL(高密度脂蛋白)生成,抑制动脉粥样硬化。
- miR-126:内皮特异性miRNA,促进血管生成并抑制VCAM-1(血管细胞黏附分子1)表达,改善缺血性损伤。
*支持证据*:动物模型中,miR-126修饰的支架可减少新生内膜增生;miR-33缺失小鼠显示HDL水平升高和动脉粥样硬化减轻。
2. lncRNA的功能分类与机制
lncRNA(>200核苷酸)功能多样,论文提出以下分类:
- 染色质架构调控:如ANRIL(CDKN2B-AS1)通过招募Polycomb抑制复合物(PRC2)调控基因沉默,与冠心病(CAD)风险位点9p21.3相关。
- 增强子RNA(eRNA):如LEENE(lncRNA enhancing eNOS expression)通过招募RNA聚合酶II促进eNOS(内皮型一氧化氮合酶)转录。
- 竞争性内源RNA(ceRNA):如H19通过吸附let-7 miRNA家族调控基因表达,参与主动脉瘤形成。
*支持技术*:CHIRP(染色质RNA纯化)、CLASH(杂交测序)等技术用于鉴定lncRNA与DNA/蛋白质相互作用。
3. circRNA的调控网络
circRNA通过反向剪接形成闭合环状结构,作为miRNA海绵或蛋白支架发挥作用:
- circ_LRP6:吸附miR-145,调控VSMC分化;敲除后减少小鼠颈动脉狭窄模型的新内膜形成。
- circANRIL:结合PES1蛋白,抑制核糖体生成,诱导p53依赖的细胞凋亡,抗动脉粥样硬化。
*实验验证*:RNA荧光原位杂交(FISH)和CRISPR技术证实circRNA的亚细胞定位和功能。
4. 研究方法与技术进展
论文总结了ncRNA研究的核心技术:
- 鉴定与验证:RNA-seq、微阵列和RACE(快速扩增cDNA末端)用于发现全长lncRNA。
- 功能分析:SHAPE(选择性2’-羟基酰化)探测RNA二级结构;CRISPR干扰实现lncRNA敲除。
- 治疗策略:反义寡核苷酸(如抗miR-33)和miRNA模拟物(如miR-126脂质体)已在动物模型中验证。
意义与价值
1. 理论贡献:系统梳理了ncRNA在血管生物学中的多功能性,提出基于分子机制的分类框架。
2. 临床转化:miRNA和lncRNA可作为疾病标志物(如miR-21用于心肌梗死诊断)或治疗靶点(如circANRIL抑制斑块进展)。
3. 技术指导:为复杂ncRNA功能研究提供方法学参考,强调多组学整合分析的未来方向。
亮点
- 首次将circRNA与lncRNA的功能机制纳入血管疾病综述,涵盖从基础到临床的完整证据链。
- 提出“分子功能分类法”,为后续研究提供标准化范式。
- 列举多个进入临床试验的RNA疗法(如抗miR-122用于肝炎),凸显转化潜力。
本文为血管疾病领域的研究者提供了全面的ncRNA资源库,并推动了非编码RNA在精准医学中的应用。