Sun M., Xu S., Mei Y., Li J., Gu Y., Zhang W. 和 Wang J. 等研究者发表在期刊 International Journal of Molecular Sciences （2022年9月9日，第23卷，编号10477）上的综述文章《MicroRNAs in Medicinal Plants》，系统地总结了药用植物microRNA（简称miRNA）的生物合成途径、功能研究进展、学科发展特点及未来研究挑战。以下是该论文的解析和综述报告：

研究背景

药用植物自古以来被广泛应用于疾病治疗，尤其在抗氧化、血管扩张、呼吸道疾病及传染病（如SARS和新冠疫情）控制中作用显著。然而，因其生长环境要求严格、种植面积有限以及资源匮乏，制约了药用植物的规模化生产及研究。因此，探索提升药用植物产量和功能的分子机制成为学术关注的重点。此外，miRNA，这种20-24个核苷酸长度的小RNA，作为重要的基因表达后转录调控因子，也逐步受到医学和生物学界重视。研究表明药用植物miRNA不仅可以在植物体内发挥代谢调控、发育及应激响应的作用，还能跨界调控哺乳动物基因功能，为药物研发和农业生产带来了新的前景。

药用植物miRNA的生物合成途径

Canonical Pathway（经典途径）

药用植物的miRNA主要通过Dicer相关机制生成。miRNA基因的启动子区具有TATA-box和转录起始位点(TSS)，其基因主要存在于非编码区或内含子区域。通过转录后形成初级miRNA（pri-miRNA），在核内通过Dicer-like 1（DCL1）酶的两步剪切生成前体miRNA（pre-miRNA）及miRNA:miRNA*双链。双链由HEN1甲基化增强稳定性，并被Exportin 5(Exp5)运输至细胞质，进一步降解非功能链（miRNA*），保留成熟的miRNA单链，并通过RNA诱导沉默复合体（RISC）与Argonaute（AGO1）蛋白完成mRNA靶点结合，发挥切割或翻译抑制功能。

Non-canonical Pathway（非经典途径）

研究还发现药用植物通过pre-rRNA的剪切过程生成非典型miRNA。这种现象在Papaver somniferum（罂粟）和Lonicera japonica（忍冬）中均有发现，如忍冬中的miRNA-2911通过饲用实验表明具有抗流感病毒作用。此外，与非典型miRNA生成相关的分子机制仍需深入研究。

药用植物miRNA的功能研究进展

跨界调控（Cross-Kingdom Regulation）

药用植物生成的miRNA被口服后可在哺乳动物体内实现跨界基因调控，并对人类疾病治疗产生影响。例如：
1. 抗病毒能力：miRNA-2911在抗流感病毒（如H1N1、H5N1）感染和新冠病毒（SARS-CoV-2）复制中具有显著抑制作用。实验数据显示，通过饲用忍冬煎剂，miRNA-2911能够识别新冠病毒179个靶点，抑制病毒复制，从而加速患者转阴过程。
2. 抗肿瘤功能：miRNA-2911还通过调控TGF-β1下调结肠癌相关基因表达，在小鼠实验中有效减缓癌细胞的增生并增加T细胞浸润。
3. 其他疾病管理：Gastrodia elata（天麻）中的gas-miRNA可通过抑制NF-kB信号通路减轻炎症。此外，Ocimum basilicum（罗勒）、Atropa belladonna、Panax ginseng等多种药用植物的miRNA在癌症、糖尿病及神经退行性疾病治疗方面有潜力。

然而，学术界对植物miRNA是否能广泛进入哺乳动物血液循环并稳定发挥效能仍存质疑。一些研究认为，植物miRNA在动物体内难以检测，源于其序列和结构多样性、剂量限制以及实验设计差异。因此，有必要开展规范化试验，以提高跨界研究的准确性与可信度。

同界调控（Intra-Kingdom Regulation）

1. 二级代谢产物合成
   药用植物的特有次生代谢产物（如萜类、黄酮类和生物碱）在miRNA调控下积累。例如：

   • 在Patchouli（广藿香）中，miRNA-156通过靶向SPL转录因子调控了广藿香油中倍半萜的生成。
     
   • 在Salvia miltiorrhiza（丹参）中，sm-miR408通过调控LAC3（漆酶）促进丹参酮和丹酚酸的合成。
     
   • Taxus（红豆杉）细胞系中过表达miR8154和miR5298b可上调与紫杉醇等生物活性化合物相关的关键酶基因。
     

2. 生长与发育
   研究表明miRNA在药用植物器官特异性发育过程中扮演重要角色。例如，在Lycium barbarum（枸杞）果实发育过程中，miRNA调控信号显著影响果实成熟及营养积累。罂粟和银杏（Ginkgo biloba）等植物的miRNA也在器官特异性发育和次生代谢产物积累中起关键作用。

3. 环境胁迫响应
   药用植物通过miRNA调节盐胁迫、干旱、高温及病原体感染的应激响应。例如，Salvia miltiorrhiza的sm-miR408在转基因烟草中表现出显著的耐盐增强效果；Cicer arietinum（鹰嘴豆）的Ascochyta blight抗性研究中，共评估了12个miRNA-mRNA模块的调控机制。

药用植物miRNA研究的意义与价值

该综述文章阐明了药用植物miRNA研究的重要意义：
1. 药物研发新方向：药用植物miRNA在癌症与病毒治疗中表现出独特作用，可望成为新一代分子靶向药物。
2. 农业生产改进：通过调控次生代谢和环境耐受性，药用植物miRNA有助于培育高产、耐逆品种。
3. 学科发展前景：随着基因组测序技术的发展，对非模式植物的整体基因组和转录组的解析逐步深化，有望显著加速药用植物miRNA的研究进程。

结论与未来展望

在明确miRNA从生成到生物功能的研究机制后，该论文展示了药用植物miRNA从植物体内调控向哺乳动物药物功能扩展的潜能。然而，现阶段跨界miRNA功能验证的研究仍以预测和初期验证为主，未来的研究需以更系统的体内外实验验证其稳定性、靶点功能及潜在应用风险。此外，随着miRNA在药用植物中基础功能的深入探索，其在治疗性药物开发和农业改良中的实际应用前景会得到进一步拓展。

这篇文献为药用植物miRNA的多功能研究提供了全面而深入的综述，尤其在学术界对跨界miRNA功能的质疑和科学辩证分析上，具有重要的参考价值，为其他科研工作者进一步研究miRNA跨界与同界调控功能奠定了理论基础。