miRNA研究持续高热，然而mirRNA对线粒体基因组调控的研究却鲜有报道。中山大学孙逸仙纪念医院李劲松课题组，在舌鳞状细胞癌（TSCC）耐药细胞株中，筛选出了特异高表达的mitomiR-2392。miR-2392能够抑制氧化磷酸化（OXPHOS），激活糖酵解作用，从而重新编码代谢过程。并且，miR-2392调控线粒体基因表达影响了TSCC患者的化疗敏感性和总生存率。相关miRNA芯片服务由伯豪提供。
研究思路
研究结果
1.miRNA芯片筛选TSCC耐药细胞株中线粒体特异高表达的miRNA
通过miRNA芯片实验，TSCC化疗耐药细胞株中线粒体特异高表达的11个候选miRNA,其中，表达差异最为显著的是miR-2392。 通过分析多种癌症的GEO数据，发现miR-2392的表达均有显著升高的趋势。
2．mitomiR-2392抑制线粒体基因转录，影响线粒体氧化磷酸化
mtDNA长约为16.6 kb，负责编码OXPHOS通路的13个主要亚基，其中，12个线粒体基因是从H链转录[1]，只有ND6从L链转录[2]。考虑到miR-2392高表达的细胞中，线粒体主要复合物以及ATP水平都显著降低，miR-2392可能也会通过部分碱基配对影响线粒体基因组的表达。
不同于核基因，线粒体基因组存在较高频率的变异，而生信分析表明，线粒体H链上存在与miR-2392结合的高度保守区域。进一步的实验结果表明，miR-2392对线粒体基因的表达的调控作用，需要保守的5’端结构维持。
3. miR-2392调控线粒体基因组表达的模型
在特定的细胞条件[3-5]，细胞质中的miRNA抑制转录，需要结合RNA转录抑制复合物（RISC）[6,7]，AGO2蛋白是转录抑制复合体的重要成员，AGO2-miRNA已被证明在TSCC细胞模型中能够抑制核基因的表达。Rip-seq和Co-IP实验证实了AGO2和miR-2392的结合作用，从而揭示了miR-2392调控线粒体基因组表达的可能机制： AGO2的协同作用下，mitomiR-2392识别H链中的靶序列，部分抑制多顺子mtDNA转录。回顾性研究也验证了，TSCC患者的化疗敏感性和总生存率与miR-2392参与的线粒体基因表达数据之间存在显著相关性。
研究结论：该研究首次揭示了mitomiR在mtDNA转录中的作用及其对肿瘤细胞代谢和化疗耐药的分子作用机制，为肿瘤药物的研发提供了新的思路。
参考文献
1.Bonawitz ND, Clayton DA, Shadel GS. Initiation and beyond: multiple functions of the human mitochondrial transcription machinery. Mol Cell. 2006;24:813-25.
2. Asin-Cayuela J, Gustafsson CM. Mitochondrial transcription and its regulation in mammalian cells. Trends Biochem Sci. 2007;32:111-7.
3. Sepramaniam S, Ying LK, Armugam A, Wintour EM, Jeyaseelan K.MicroRNA-130a represses transcriptional activity of aquaporin 4 M1 promoter. J Biol Chem. 2012;287:12006-15.
4. Kim DH, Saetrom P, Snove O, Jr., Rossi JJ. MicroRNA-directed transcriptional gene silencing in mammalian cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105:16230-5.
5. Younger ST, Corey DR. Transcriptional gene silencing in mammalian cells by miRNA mimics that target gene promoters. Nucleic Acids Res. 2011;39:5682-91.
6. Carthew RW, Sontheimer EJ. Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs.Cell. 2009;136:642-55.
7. Chekulaeva M, Filipowicz W. Mechanisms of miRNA-mediated post-transcriptional regulation in animal cells. Curr Opin Cell Biol. 2009;21:452-60.
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