论文:Mitochondrial MiRNA in Cardiovascular Function and Disease(线粒体miRNA在心血管功能与疾病中的作用)
MicroRNAs(MiRNAs)是一种小的非编码RNA,在心血管发育和健康中起着重要的转录后调控作用。近年来,线粒体miRNAs被证明可以调节线粒体基因组的翻译活性,调节线粒体蛋白的表达和功能。
虽然线粒体已被证实是心血管疾病的重要发展和治疗靶点,但我们才刚刚开始了解有丝分裂受体在能量代谢、氧化应激、炎症和凋亡等重要生物学过程中的作用。
本文就有丝分裂受体对线粒体基因表达和线粒体功能的影响进行综述,有助于我们更好地了解有丝分裂受体在生理条件下心血管功能调节和心血管疾病发病机制中的作用。
MiRNAs是具有18-23个核苷酸的单链非编码RNA,参与转录后水平的基因表达调控。它们主要抑制翻译和(或)诱导信使RNA(MRNA)的降解,导致与靶基因3‘非翻译区(3’UTR)互补结合的基因切片。
MiRNAs在各种生物过程中是必不可少的,包括细胞分化和增殖、细胞死亡和新陈代谢。MiRNA调控异常常常扰乱重要的细胞过程,导致各种人类疾病的发生和发展。一个给定的miRNA可以针对多个靶基因,一个目标mRNA也可以包含多个miRNAs的结合序列。
毫不奇怪,基于miRNA的疗法在治疗人类疾病方面显示出了希望。成熟的miRNAs普遍存在于细胞的胞浆中。有趣的是,各种研究显示线粒体中存在miRNAs。
目前尚不清楚这些核编码的miRNAs是如何转移到线粒体中的。几种有丝分裂受体可能来源于线粒体基因组衍生的mRNA分子。米托米受体主要用于翻译后调节线粒体内基因的表达。此外,它们中的一些可能针对位于线粒体表面的核编码的mRNAs。
重要的是,在心力衰竭中观察到了差异表达的有丝分裂受体。这些发现涉及到有丝分裂受体在生理和病理条件下调控线粒体基因表达和线粒体功能的重要作用。
细胞中有丝分裂R起源和功能位点的图示。一些成熟的miRNAs被导入线粒体后,前miRNA起源于细胞核后,由Dicer处理。其他有丝分裂受体可能来源于线粒体基因组衍生的mRNA分子。
有丝分裂受体都能在线粒体中发挥转录后修饰作用。进口的miRNAs也可能定位于位于线粒体表面的核编码mRNAs。然而,有丝分裂受体生物发生和作用位点的机制仍然缺乏了解。
MiRNA生物合成发生在细胞核和细胞质中的多个酶步骤。来自基因的miRNAs转录发生在细胞核中,RNA聚合酶II产生原代miRNA(pri-miRNA)。
然后用RNaseⅢ类酶DROSHA对PRI-miRNA中的茎环结构进行修饰,通过截短茎环形成前体-miRNA(pre-miRNA).Pasha(Dgcr 8)帮助DROSHA作用于miRNA前形成发夹环结构。
输出5(EXP 5)和RANGTP(一种GTP结合核蛋白)形成运输机制,将前miRNA从细胞核输出到细胞质。EXP 5还有助于保护前miRNA免受核降解,减少细胞质中成熟miRNA的数量,同时避免miRNA前在细胞核中积累。
当Argonaute(AGO)与Dicer生成的RNA双工结合时,形成RNA诱导沉默复合物(RISC)。首先,在去除乘客miRNA之前,Ago与dsRNA结合形成前rISC.内切酶C3PO链有利于形成成熟的RISC,其特点是miRNA与AGO蛋白有很强的结合。
形螺旋是miRNA种子序列的预排列,以便于有效的目标扫描.Ago经历了hsc 70-HSP 90蛋白伴侣通过ATP与dsRNA结合的构象变化。RISC匹配3‘-UTR区域来识别目标mRNA,从而抑制目标mRNA的翻译或降解。
线粒体代谢和动力学对生理条件下的生物过程至关重要,无论是动力学的改变还是代谢的改变都可能导致心血管疾病的发生和发展。米托米R调节线粒体能量状态、糖酵解和线粒体代谢所需基因的表达,以促进心血管健康和发病。
例如,有丝分裂受体miR-181 c在心肌细胞的电子链复合体IV重构中发挥了作用,线粒体中的线粒体含量比整个心脏丰富了两倍。MIR-181c调控线粒体基因表达,影响线粒体功能。MiR-181 c的过表达改变了心肌线粒体复合体IV基因的mRNA水平,并通过调节线粒体基因和活性氧(ROS)的产生而导致心功能不全。
此外,miR-181 a的下调对H诱导的细胞凋亡有明显的抑制作用。因此,有丝分裂受体介导的线粒体功能障碍不仅与心血管疾病的发生有关,而且与心血管疾病的进展有关。强调有丝分裂受体在心血管疾病中的作用。
血管生成是指由原有血管形成的新血管。这一过程受血管生成因子的调控,涉及细胞增殖、管状形成、迁移和分化。血管生成在主动脉夹层、伤口愈合、肉芽组织形成、深静脉血栓形成、中风、动脉粥样硬化、肿瘤等血管生成过程中起着重要作用。
因此,血管生成调控成为癌症和血管疾病的重要治疗策略。虽然在人类基因组中发现的400+miRNAs中只有不到10%参与了血管生成,但miRNAs在血管生成中起着重要作用。虽然有丝分裂受体的作用尚不清楚,但一些研究表明,有丝分裂受体通过调节线粒体功能和能量代谢在血管生成中起着至关重要的作用。
心血管疾病是世界范围内发病率和死亡率的主要原因。尽管对其发病机制进行了广泛的研究,但其潜在的病理生理机制尚不完全清楚。毫不奇怪,心血管疾病的研究仍然是一个非常活跃的领域。
越来越多的证据表明,在包括心血管疾病在内的人类疾病中,存在异常表达的miRNAs。最近的研究表明线粒体中存在miRNAs,并在心血管系统的生理和病理条件下通过这些有丝分裂受体调节线粒体功能。
这些发现为探讨心血管疾病中线粒体基因表达的新分子机制开辟了新的领域。了解有丝分裂受体调控心功能障碍和血管生成的分子机制将有助于开发有效的心血管疾病治疗方法。
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