免疫细胞基因表达调控机制研究

生命科学Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ第２２卷 第７期２０１０年７月Ｖｏｌ．　２２，　Ｎｏ．　７Ｊｕｌ．，　２０１０

文章编号　：１００４－０３７４（２０１０）０７－０６２８－０６

收稿日期：２０１０－０５－０５；修回日期：２０１０－０５－１３基金项目：国家自然科学基金项目（３０９７０６１８）＊通讯作者：Ｅ－ｍａｉｌ：　ｌｇｗｕ＠ｓｉｂｓ．ａｃ．ｃｎ基因表达调控多面手——ｍｉｃｒｏＲＮＡ

和ｓｉＲＮＡ的作用机制

赵　雅，吴立刚＊

（中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，分子生物学国家重点实验室，上海　２０００３１）

摘　要：ｍｉＲＮＡ　（ｍｉｃｒｏＲＮＡ）是一类广泛存在于高等真核细胞中的长度约为２１个碱基的小分子非编码ＲＮＡ，参与调控三分之一以上基因的表达，并与多种人类疾病存在重要关联。而ｓｉＲＮＡ（ｓｍａｌｌ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇＲＮＡ）是ＲＮＡ干扰（ＲＮＡ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，　ＲＮＡｉ）中的效应分子，其结构和作用机制与ｍｉＲＮＡ存在许多类似之处。由于ｍｉＲＮＡ和ｓｉＲＮＡ具有重要的生物学功能。因此，对它们作用机制的理解具有非常重要的理论意义和应用指导价值。该综述将对它们作用机制的研究进展做一总结和回顾。关键词：ｍｉＲＮＡ；ｓｉＲＮＡ；非编码ＲＮＡ；作用机制中图分类号：　Ｑ５２；　Ｑ９５ 文献标识码：Ａ

Multiple mechanisms of gene expression regulation

by microRNA and siRNA

ZHAO Ya, WU Li-gang*(Institute of Biochemistry and Cell Biology, Shanghai Institutes for BiologicalSciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China)

免疫细胞的表观遗传调控机制

免疫细胞是身体内部主要负责抵御病原菌、病毒的细胞，人体的免疫系统的重要组成部分。 在免疫细胞中，表观遗传学过程对于其功能和发挥作用至关重要。本文将介绍免疫细胞的表观遗传调控机制。

什么是表观遗传学？

表观遗传学是一种通过改变基因组的表达而不是序列的遗传调节方式。它可以改变基因表达的持续性和可逆性，对生命的各种方面都有影响。 表观遗传学包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控。

DNA甲基化

DNA甲基化是DNA分子上甲基基团（CH3）的加入过程，主要发生在CpG二核苷酸上，并可反转录转移至子代细胞中维持甲基化。 DNA甲基化是一种常见的基因沉默机制，常见于细胞分化过程，包括胚胎发育、细胞应激和衰老等过程。

组蛋白修饰

组蛋白修饰是染色质的改变，通过驱动基因转录、修饰染色质的状态，影响DNA可用性。主要的组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化和去乙酰化作用，这些作用在基因组细节层次上发生。

非编码RNA调控

非编码RNA是指不能翻译为蛋白质的RNA，包括小RNA（miRNA）和长RNA。非编码RNA可以在基因转录或翻译过程中发挥作用，具有基因调节、转录后调节和翻译后调节等功能，对免疫细胞的发育和功能具有重要作用。

表观遗传调控在免疫细胞中的作用 表观遗传调控在免疫细胞的发育和功能方面发挥重要作用。通过改变DNA甲基化状态、组蛋白修饰和非编码RNA表达，有效地调节了免疫细胞的基因表达和细胞功能状态。

对于T淋巴细胞和B淋巴细胞这两个免疫细胞类型，表观遗传调控在其发育过程中发挥着重要作用。例如，在T淋巴细胞中，表观遗传调节是重要的T细胞分化和调节的机制。在B淋巴细胞中，表观遗传调节参与了肥大细胞衍生和转录启动过程。

除了淋巴细胞，单核巨噬细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞也受到表观遗传调控的影响。表观遗传调控可以调节这些细胞的吞噬、杀伤和分泌的活性，从而增强免疫系统的抗病能力。

结论

基因表达的调控与机制

基因是生物体内控制生命活动的基本单位，而基因表达则是基因产生生物学效应的过程。在生物体内，不同细胞的基因表达模式不同，这种差异称为基因表达调控。基因表达调控是细胞分化、发育、生长、免疫应答和病变等过程中的关键因素。基因表达调控的机制是深入研究的热点领域，对此我们有必要进行深入探讨。

1.基因表达的调控

基因表达调控是生物学的关键过程，其目的是控制基因的转录和翻译，从而使生物能够适应内外环境的不同需要。基因表达的调控有两种方式：一是属于遗传学范畴的突变和基因重组，二是属于分子生物学范畴的转录后调控和信号转导。其中转录后调控和信号转导是生物体内基因表达调控的主要手段。

2. 转录后调控

转录后调控是指基因转录后，需要进行各种后续加工和调整，才能产生成熟的mRNA和蛋白质。转录后调控包括RNA加工、RNA剪接和RNA稳定化等。在RNA加工方面，mRNA的5'端和3'端需要经历不同的修饰，才能够被稳定地存储和表达。RNA剪接是指在基因转录之后，需要对mRNA进行选择性剪接，以产生不同的转录本。这些转录本可以在翻译过程中产生不同的蛋白质。RNA稳定化是指在mRNA合成之后，其稳定性需要得到精细的调控，以保证其能够长时间地存在。

3. 信号转导

信号转导是生物体内基因表达调控的另一种方式，它是通过反应分子之间的交互作用来实现的。信号转导包括细胞表面受体和细胞内信号转导通路两个方面。细胞表面受体是指细胞表面上的受体分子，它们与外界的信号分子结合，通过改变受体的构象来转导信号。细胞内信号转导通路是指信号转导的下游分子，它们接收来自上游的信号，从而调节基因表达。

4.基因表达调控的机制

基因表达调控的机制是指影响基因表达的各类分子机制。这些机制中，蛋白质-蛋白质相互作用及其调控、DNA甲基化、组蛋白修饰、RNA干扰等是较为常见的。

在蛋白质-蛋白质相互作用及其调控方面，蛋白质相互作用是一种广为应用的基因表达调控机制，如转录因子结合DNA，促进或抑制基因转录。另外，蛋白质的修饰也是基因表达调控中重要的非遗传学机制。最为常见的修饰是磷酸化。磷酸化可以改变蛋白质的活性或蛋白质与其他分子的结合亲和力，从而影响基因的转录和翻译。

免疫细胞和炎症因子的调控机制

是生命体系中一个非常重要的过程。这个过程涉及到许多不同类型的细胞和分子，它们组成了一个复杂的调节网络。这个网络可以被看作是一个大型的生物逻辑电路，其中有许多不同的信号通路、调节环节和反馈机制，它们一起协调和控制着生命系统中的免疫和炎症响应。接下来，我们将对这个机制进行更深入的探讨。

免疫细胞

免疫细胞是免疫系统中的基本组成单元，包括B细胞、T细胞、巨噬细胞、树突状细胞等，它们在免疫应答中扮演着不同的角色。在这些免疫细胞中，T细胞是最为重要的一类。T细胞分为许多亚型，其中包括免疫调节性T细胞、细胞毒性T细胞、辅助性T细胞等。这些细胞各自有不同的功能，协调起来发挥着免疫应答中的不同作用。

炎症因子

在免疫细胞中，炎症因子是一个非常重要的因素。炎症是免疫响应的重要组成部分之一，它是身体对外界刺激的一种防御反应。当身体受到某种伤害时，免疫细胞会释放各种炎症因子，包括IL-1、IL-6、TNF-α等，这些因子会在局部产生炎症反应，引起疼痛、发热、红肿等症状。炎症反应可以帮助身体对抗感染、修复受损组织等。

免疫和炎症响应的调控机制

免疫和炎症响应是一个复杂的过程，它涉及到许多不同的信号通路和调节环节。在这个过程中，有许多因素可以影响免疫和炎症响应的强度和持续时间，包括免疫细胞密度、炎症因子浓度、细胞因子的产生和释放速度、细胞信号通路的调控等。

一些研究表明，免疫细胞中的信号通路可以被分为两类：一类是通过T细胞介导的信号通路，另一类是通过细胞因子介导的信号通路。其中，T细胞介导的信号通路主要包括抗原呈递和抗原识别等过程，这些过程是免疫应答中最为重要的步骤。细胞因子介导的信号通路则主要包括炎症因子的产生和释放过程，这些过程是炎症反应中的关键步骤。

在炎症反应中，许多细胞因子起到了重要的调节作用。这些细胞因子包括IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等。它们通过调节各种信号通路影响免疫系统和炎症反应的强度和持续时间。一些研究表明，这些细胞因子的产生和释放可以通过多个信号通路进行调控，其中包括NF-κB和MAPK信号通路等。