一种在体寻找microRNA靶点的新方法

过表达Alpha2A肾上腺素受体亚型引起2型糖尿病

2型糖尿病(type2diabetes,T2D)是一种复杂的多基因疾病,胰岛󰀁细胞分泌功能下降和胰岛素抵抗是其主要特征。虽

然已经发现了很多T2D的易感基因,但是具体的机制仍不是很清楚。本实验使用遗传背景清楚的糖尿病Goto󰀁Kakizaki(GK)

大鼠,详细研究了其易患糖尿病的细胞机制。

GK大鼠的糖尿病易感基因主要位于1号染色体的上长为52󰀁Mb的Niddm1基因座,其中长为16󰀁Mb的Niddm1i与胰岛素

的分泌缺陷有关。Niddm1i中一段4.5󰀁Mb的基因座与󰀁细胞胞吐功能障碍有关,此基因座存在于同类系N1I12中。而同类

系N1I5和N1I11分别含有不同长度的此基因座。N1I5的󰀁细胞与N1I11和正常对照的相比较,葡萄糖刺激的胰岛素分泌

(glucose󰀁stimulatedinsulinsecretion,GSIS)减少35%,去极化引起的胞吐减少了50%,而与N1I12之间无显著差异,说明在

N1I12中存在的胞吐功能障碍同样存在于N1I5中,而不存在于N1I11中。N1I11与N1I5相比较少了一段1.4󰀁Mb的基因座,

说明󰀁细胞胞吐功能障碍与其密切相关。此基因座中包含五个已知蛋白编码基因:Pdcd4、Lysmd3、Shoc2、Adra2󰀁和EN󰀁

SRNOG00000036577。表达分析显示,N1I5与N1I11相比较,胰岛编码alpha(2A)肾上腺素受体(AR)的Adra2󰀁mRNA水平增

加59%,蛋白水平增加90%,而其它基因无差异。提示基因变异引起的alpha(2A)AR高表达可与󰀁细胞胞吐功能障碍有关。

Alpha(2A)AR的激动剂可乐定可使N1I5和N1I11的胰岛素水平下降,糖耐量受损;而拮抗剂育亨宾可消除N1I5与

N1I11之间的差异并使N1I5的血糖水平降低,血浆胰岛素水平升高(156%)。同样在体外实验中,可乐定可抑制N1I5和

N1I11的GSIS,育亨宾可增加两者的GSIS。RNA干扰将Adra2󰀁沉默可增加N1I5的GSIS至与N1I11一致的水平,并可逆转可

乐定对GSIS的抑制作用。进一步说明alpha(2A)AR的激活可造成󰀁细胞胰岛素分泌障碍。

Alpha(2A)AR可与抑制性GTP结合蛋白,即Gi蛋白(Giproteins)结合,用百日咳毒素使Gi失活可逆转N1I5的胞吐缺

陷。有文献报道Gi蛋白可通过降低cAMP的产生或激活钙调神经磷酸酶抑制胞吐。N1I5和N1I11中cAMP水平没有差异;

而钙调神经磷酸酶的抑制剂溴氰菊酯和FK506可增加N1I5的GSIS,将Adra2󰀁沉默后失去作用。说明Gi蛋白和钙调神经磷

酸酶参与了alpha(2A)AR激活引起胰岛素分泌障碍。

Niddm1i基因座是种属保守的,作者又进一步在人的ADRA2A基因上下游鉴定了19个单核苷酸多态性(single󰀁nucleotide

polymorphisms,SNP)。其中位于3'非编码区的rs553668的次要等位基因与胰岛素分泌障碍有关。风险携带者表现出alpha

(2A)AR高表达,胰岛素分泌减少和T2D风险增加。育亨宾可使风险携带者的胰岛素分泌功能恢复正常,进一步说明在人体

中遗传变异引起alpha(2A)AR高表达可造成胰岛素分泌受损和T2D风险增加。

综上所述,本研究证明了ADRA2Ars553668相关的胰岛素分泌减少,T2D风险增加的细胞机制,有利于针对每个患者定

制诊断和治疗方案。(Science,2010,327:217~220)(崔晓兵)

一种在体寻找microRNA靶点的新方法

microRNAs(miRs)是一些小的非编码RNA,它们通过加速mRNA的降解或者干扰蛋白质的转录从而调控细胞的生长、分

化和死亡。生物信息学分析得知将近30%的mRNAs受miRs调控。现已证明miRs参与了很多疾病的发生发展过程,例如动

脉粥样硬化、胰岛素抵抗、肾脏疾病等。

一个miR可以结合在几百种不同的mRNA上。现有预测miRs的方法主要有2方面,一种是通过分别比较miR和mRNA

来检测表达量相反的miR和mRNA配对;另一种方法是用生物信息学的方法,分析miR能和哪种mRNA的3'非转录区

(UTRs)结合从而预测出其靶点。前者方法的局限性在于有一部分的miR可以通过非直接的效应来调节不和其配对的mR󰀁

NA;后者弊病在于不同的信息学模板会得出不同的预测结果,并且信息学目前不能提供任何生物功能上的知识,因此目前预

测miRs在方法学上存在明显缺陷。

本文作者发现了一种新的方法,从小鼠心脏中心肌细胞的Argonaute(Ago)2免疫复合体中分离出的大量未扩增的mRNA,

然后过表达miR来分析RNA介导的沉默复合体(RISCome),从而识别出以心肌细胞中特有的mRNA为靶点的两种心肌特异

性表达的miRs,即miR󰀁133a和miR󰀁499。这种方法不但能够消除因RNA扩增而导致的microarray的误差,而且还适用于任何

组织任何疾病发展阶段的各种miRs,这将会为在体预测miR的作用靶点和其相关的疾病治疗提供新的手段。(CircRes,2011,108:18~26)(刘子懿)󰀁32󰀁生理科学进展2011年第42卷第1期