miRNA海绵

1. 什么是miRNA海绵？

miRNA海绵（microRNA sponge）是一种通过与微小RNA（microRNA，miRNA）竞争性结合来调节基因表达的分子机制。miRNA是一类小型非编码RNA，长度约为21-23个核苷酸，能够与靶mRNA的3'-非翻译区（3'-UTR）互补结合，从而抑制mRNA的翻译或促进其降解。miRNA海绵通常是长非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）、环状RNA（circular RNA，circRNA）或其他类型的RNA分子，通过提供多个miRNA结合位点（miRNA response elements，MREs），使miRNA与海绵分子结合而非靶mRNA结合，从而解除miRNA对靶mRNA的抑制作用(1)。

2. miRNA海绵的作用机制

miRNA海绵的核心机制在于“竞争性内源RNA”（competitive endogenous RNA，ceRNA）假说。根据这一理论，miRNA海绵分子与靶mRNA共享相同的MRE序列。当miRNA与海绵结合时，其数量和活性被削弱，导致miRNA对靶mRNA的调控能力下降，进而恢复靶基因的表达。该机制通常涉及以下步骤：

• miRNA与海绵分子的MREs结合；
• miRNA从靶mRNA脱离，解除其抑制作用；
• 靶mRNA的翻译水平增加(2)。

3. miRNA海绵的生物学功能

miRNA海绵在多种生物学过程中具有重要作用，包括：

1. 基因表达调控：通过解除miRNA对特定mRNA的抑制，miRNA海绵调控基因表达网络。
2. 细胞增殖与分化：在发育和肿瘤生成过程中，miRNA海绵调节关键信号通路。
3. 疾病相关功能：许多癌症相关的lncRNA和circRNA被证实具有miRNA海绵活性，从而影响肿瘤的生长、侵袭和转移(3)。

4. 应用前景

miRNA海绵在基础研究和临床应用中具有广阔前景：

1. 功能验证工具：研究miRNA在特定生物学过程中的作用。
2. 疾病治疗：设计人工miRNA海绵，用于干预与疾病相关的miRNA功能，例如肿瘤治疗中抑制致癌miRNA。
3. 生物标志物开发：基于miRNA海绵的分子特性，开发疾病诊断和预后评估的标志物(4)。

5. 参考文献

1. Ebert, M. S., & Sharp, P. A. (2010). Roles for microRNA sponges in regulatory networks. Nature Reviews Genetics, 11(5), 359–369.
2. Salmena, L., Poliseno, L., Tay, Y., Kats, L., & Pandolfi, P. P. (2011). A ceRNA hypothesis: the Rosetta Stone of a hidden RNA language. Cell, 146(3), 353–358.
3. Hansen, T. B., Jensen, T. I., Clausen, B. H., et al. (2013). Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges. Nature, 495(7441), 384–388.
4. Memczak, S., Jens, M., Elefsinioti, A., et al. (2013). Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency. Nature, 495(7441), 333–338.