去年七月，《自然》《科學》這兩個世界權(quán)威的科學雜志都連續(xù)發(fā)表了關(guān)于piRNA研究進展的文章,。2006年12月22日出版的美國《科學》雜志將piRNA評為2006年十大科學進展之一,。
（相關(guān)鏈接：http://www.bioon.com/biology/news/264510.shtml）
自2000年RNA研究進展被Science雜志評為年度重大科技突破之后,，2001年的RNAi，2002年的“SmallRNA&RNAi”,，以及2003年的小核糖核酸都相繼在重大科技成就上榜上有名,。小分子RNA研究可謂風聲水起。
那么,，究竟什么是小分子RNA,？新發(fā)現(xiàn)的piRNA的特性和功能是什么？對它的發(fā)現(xiàn)是否影響著生物學界的研究方向,？
本報記者采訪了中國醫(yī)學科學院副院長,、分子腫瘤生物學專家詹啟敏，他將帶我們走近小分子RNA的世界,。
RNA是生物體內(nèi)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,，它與DNA和蛋白質(zhì)一起構(gòu)成生命的框架。但長久以來,，RNA分子一直被認為是小角色,，即它從DNA那兒獲得自己的順序，然后將遺傳信息轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì),。
———生物背景———小分子RNA一點不“小”
要解釋什么是piRNA,，首先要說一下小分子RNA家族，以及這個家族的特性,。
基因“表達”決定了蛋白質(zhì)的合成,，最終決定了細胞是形成肺、肝,、腦,，還是其他組織。研究什么因素會激活基因表達,、什么因素會抑制基因表達,，對認識生命本身的生物過程至關(guān)重要，進而為醫(yī)藥,、農(nóng)業(yè)和其他領(lǐng)域的研究奠定基礎(chǔ),。
而RNA是生物體內(nèi)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，它與DNA和蛋白質(zhì)一起構(gòu)成生命的框架,。但長久以來,，RNA分子一直被認為是小角色，即它從DNA那兒獲得自己的順序,，然后將遺傳信息轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì),。然而，一系列發(fā)現(xiàn)表明,，這些小分子RNA事實上操縱著許多細胞功能,。它可通過互補序列的結(jié)合反作用于DNA,，從而關(guān)閉或調(diào)節(jié)基因的表達。甚至某些小分子RNA可以通過指導基因的開關(guān)來調(diào)控細胞的發(fā)育時鐘,。
研究人員開始認識到,，小分子RNA的世界一點都不小。有人推測：小分子RNA可能代表一個新層次上的基因表達調(diào)控方式,。
可讓基因悄悄“沉默”
“其中,，小分子RAN通常以RNA的形式參與生命活動的調(diào)控，包括細胞的生長,、發(fā)育,、基因轉(zhuǎn)錄和翻譯，以及基因沉默等,。”
說到基因沉默,，詹啟敏娓娓道來：“美國的科學家總是喜歡講點故事，故事是這樣的……”
紫紅花的存在,，是因為花中表達紫紅色基因在起作用,。有兩個科學家想增加紫紅色表達量，使花看起來可以更紫,。但是放進去一段外源基因后,，花不僅沒有更紫紅了，反而變成雜色或白色,。
“為什么呢,？科學家就開始尋找原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這段外源性基因進去后讓原有的基因‘沉默’掉了,。”他說,。
最后發(fā)現(xiàn)，細胞體內(nèi)有一種小分子RNA,，它能把一段帶有表達信號的基因降解掉,，就造成了基因沉默。
大部分piRNA,，能在染色體上相同的位置找到。它們似乎是染色體上某類基因的分界線,，這說明它們可能與染色體生物學有關(guān),。
———新的發(fā)現(xiàn)———
piRNA閃亮登場
在繼miRNA、siRNA等小分子RNA被科學家發(fā)現(xiàn)之后,，又一個小分子RNA家族成員———piRNA閃亮登場,。兩個課題組幾乎同時發(fā)現(xiàn)piRNA。
這類小分子RNA的發(fā)現(xiàn),，最早是來自冷泉港實驗室的格雷格·漢農(nóng)研究小組和紐約洛克菲勒大學的托馬斯研究小組,，他們在小鼠精子細胞中發(fā)現(xiàn)piRNA的存在,。而幾乎在同時，來自波士頓的羅伯特·金斯頓和他的同事們也在大鼠的睪丸提取物中發(fā)現(xiàn)了piRNA,。比起已發(fā)現(xiàn)的其他小分子RNA,，30個核苷酸左右的piRNA要稍長。格雷格·漢農(nóng)等發(fā)現(xiàn)piRNA大小約為29—30個核苷酸,，而托馬斯等人的結(jié)果稍有出入,，在26—31個核苷酸左右。
通過對RNA染色,，研究者們在其他哺乳動物的睪丸中也找到了潛在的這類piR鄄NA,，包括人類、大鼠以及公牛,。這些物種中的piRNA和小鼠的具有同樣的特征,，如起始端尿嘧啶強偏好性以及長度在30個核苷酸左右等。
“大部分小鼠的piRNA,，能在人和老鼠染色體上相同的位置找到,。它們似乎是染色體上某類基因的分界線，這說明它們可能與染色體生物學有關(guān),。”詹啟敏分析說,。
鑒于piRNA主要分布在包括人類等數(shù)種動物體睪丸的精原細胞內(nèi)，科學家們推測這類小分子RNA功能可能與動物體精子的發(fā)育和維持相關(guān),。
———重大意義———可能與動物生殖有關(guān)
精子發(fā)生過程包括了很多蛋白以及mRNA翻譯的動態(tài)調(diào)控,，在這些過程中，piRNA可能起著重要作用,。
piRNA和精子細胞特異的某種蛋白相互結(jié)合,，通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄或者抑制翻譯，來調(diào)節(jié)減數(shù)分裂以及減數(shù)分裂后事件發(fā)生的時機,。
“雖然piRNA的功能仍然需要研究闡明,，但是生殖細胞中的piRNA富集現(xiàn)象表明，piRNA在配子形成的過程中起著重要作用,。”詹啟敏說,。
鑒于PiRNA主要分布在包括人類等數(shù)種動物體睪丸的精原細胞內(nèi)，科學家們推測這類小分子RNA功能可能與動物體精子的發(fā)育和維持相關(guān),。
———專家觀點———將帶來一股新研究浪潮
雖然現(xiàn)在預測piRNA在生物醫(yī)學上的應(yīng)用還為時過早,，但正如發(fā)現(xiàn)者之一托馬斯所說：“如果piRNA研究趨勢與miRNA相似的話，這些從事piRNA未知領(lǐng)域研究的科學家們將會給生物界帶來一股新的研究浪潮,。”
我國的科學家和科技主管部門近年來一直很關(guān)注并積極參與小分子RNA的研究,，在前幾年的973重大項目戰(zhàn)略布局中就重點支持該領(lǐng)域的研究。
此外,，國家自然科學基金委員會生命科學部也在不同的項目層次鼓勵和支持小分子RNA的研究,。相信我國科學家能緊跟國際前沿,，在小分子RNA研究這個前沿領(lǐng)域做出突出的貢獻。
■新聞緣起
2006年年末,，美國《科學》雜志公布當年度的十大科學進展,。這是對全球科學研究的年終盤點，“共享科學”欄目將從十大科學進展中選取“化石中提取DNA”,、“冰原正在不斷消失”等作深入報道,，讓讀者與我們一起共同關(guān)注科學發(fā)展前沿。
小分子RNA可鑒別胰腺癌
據(jù)近期網(wǎng)絡(luò)版《國際癌癥雜志》上的一篇文章報告,，一類小分子RNA可區(qū)分胰腺癌組織和正?；蛄夹砸认俳M織，也許將為胰腺癌的診斷和治療提供新的線索,。
在美國,，胰腺癌導致的死亡人數(shù)在所有癌癥中高居第四位。預計今年將會有33700美國人罹患胰腺癌,，并且另外將有32300人死于該病,。胰腺癌死亡率極高，新發(fā)病例數(shù)幾乎等于死亡人數(shù),，這主要是因其難以早期診斷,，而且治療方法有限。
來自俄亥俄州立大學綜合性腫瘤中心的癌癥研究人員,，檢測比較了人類胰腺癌組織與周圍的正常組織和對照組織中小分子RNA(miRNA)表達水平,，發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中大約有100種不同的miRNA通常表達水平非常高，而它們在正常胰腺組織中的水平并不高,。該結(jié)果提示miRNA作為一種標志或表達模式,，將為研究胰腺癌的發(fā)生提供新的線索。它們可能會導致新的分子技術(shù)出現(xiàn),，使醫(yī)生們能夠更好的診斷和治療胰腺癌,。
俄亥俄州立大學綜合性腫瘤中心研究員、藥學系副教授ThomasD.Schmittgen與俄克拉荷馬州大學醫(yī)學中心外科主任RussellPostier,，及其同事們合作完成了此項研究,。他們檢測比較了225種miRNA在患者胰腺腫瘤組織和鄰近正常組織、正常胰腺組織樣本以及9個胰腺癌細胞系中的表達水平,。由于該方法是基于一種叫做實時PCR表達譜的技術(shù),，其敏感性高且只需要極少量的組織。
結(jié)果顯示,，很多miRNA在胰腺癌中的水平與同一患者良性組織或者正常胰腺組織中水平大不相同。大部分miRNA在胰腺癌中處于相當高的水平,，這提示開發(fā)可以抑制它們的藥物將可能為胰腺癌提供新的治療方法,。這也意味著基于miRNA表達水平的檢查可能有助于胰腺癌的診斷,。
