MicroRNAs (miRNAs) являются однонитчатыми некодирующими молекулами РНК в 21–25 нуклеотидов, которые играют важную роль в регуляции экспрессии генов. После открытия первой miRNA, lin-4, у Caenorhabditis elegans в 1993, ещё несколько miRNAs были открыты после недавнего использования технологии высоко-производительного секвенирования и компьютерных и биоинформационных прогностических методов [1, 2]. miRNAs играют жизненно важные роли в регуляции разных процессов, включая пролиферацию клеток, апоптоз, метаболизм жира, гематопоэтическую дифференцировку и регуляцию иммунной системы [3]. Аномальная экспрессия miRNA оказывает выраженное воздействие на широкий круг болезней людей, таких как шизофрения, диабет, рак и инфекции, а также аутоиммунные болезни 4]. Недавнее исследование пролиферирования экспрессии miRNA показало, что она клинически важна для диагностики, оценки прогрессирования и исходов определенных болезней [5].

Необходимо прежде всего понять современные концепции механизмов miRNA-обеспечиваемой регуляции генов, чтобы выяснить возможные сайты мишени для молекулярной диагностики и терапии. Предшественники miRNA преимущественно обнаруживаются в кластерах в межгенных регионах и интронах белок-кодирующих генов [8, 9]. Большинство miRNAs транскрибируются с помощью RNA polymerase II, вследствие чего, эти первичные miRNAs (pri-miRNAs) подвергаются преобразованию с помощью микропроцессорного комплекса, состоящего из RNA-связывающего белка DGCR8 и энзима ribonuclease III, Drosha, чтобы сформировать предшественники miRNAs (pre-miRNAs). Их транспорт в цитоплазму осуществляется с помощью комплекса exportin 5/RanGTP для дальнейшего преобразования с помощью цитоплазматической RNase III эндонуклеазы Dicer, чтобы сгенерировать зрелую дуплексную miRNA [10]. Наконец, дуплексная miRNA инкорпорируется в белки семейства Argonaute (Ago) , чтобы создать эффекторный комплекс. Обычно одна нить miRNA (известная как passenger нить) деградирует, тогда ка др. Нить остается связанной с Ago в качестве зрелой miRNA (guide нить). Недавно установлены неканонически пути биогенеза miRNA, которые могут быть сгруппированы в Drosha/DGCR8-независмый и Dicer-независимы пути [11,12,13]. miRNAs взаимодействуют с комплементарными последовательностями, наз. miRNA response elements (MREs), обычно в 3' UTR их мРНК мишени, чтобы индуцировать репрессию или деградацию [14, 15]. Усиление активности некоторых специфических генов может увеличивать загрузку MRE определенной miRNA, тем самым происходит секвестрация, так что miRNA делает отличной от др мРНК [16, 17]. Эта концепция может быть использована также для терапевтических вмешательств. Вследствие воздействия miRNA: происходит взаимодействие с мРНК мишенью, стартует формирование RNA-induced silencing complex (RISC) , сопровождаемое рекрутированием белков семейства GW182 и др. эффекторных белков, сопровождаемое деградацией с помощью exoribonuclease [18]. Большинство исследований сконцентрировано на том, как miRNAs подавляют экспрессию генов, некоторые также сообщают об обусловленной microRNA активации трансляции с вовлечением AGO2 и FXR protein 1 вместо белков семейства GW182 [19]. Биогенез miRNA и обеспечиваемая с помощью miRNA направленная регуляция мРНК мишени представлены на Fig. 2.

Fig. 2 Biogenesis of miRNA and formation of RISC leading to regulation of target mRNA by miRNA

Растут доказательства, подтверждающие, что внеклеточные miRNAs действуют как межклеточные сигнальные молекулы и могут активировать нижестоящие сигнальные события, приводя в конечном итоге к биологическим функциям. miRNAs присутствуют почти во всех жидкостях тела, таких как сыворотка, спинномозговая жидкость, слюна, молоко молочных желез, моча, слезы, молозиво, перитонеальная жидкость, бронхиальный лаваж, семенная жидкость и жидкость овприальных фолликулов. Эти циркулирующие miRNAs ассоциированы с экзосомами, микро-пузырьками и апоптическими телами или связаны с защитными белками, которые обеспечивают им стабильность при комнатной температуре вплоть до 4?дней, и при исключительных состояниях, таких как кипение, многие циклы замораживания-оттаивания и высоком или низком pH. Следовательно, они обладают огромным потенциалом служить в качестве выдающихся биомаркеров для разных болезней [20].

В последнюю декаду были распознаны многие miRNAs в качестве нарушителей при многих болезненных состояниях, особенно при раке. Теперь доказано, что аберрантная экспрессия miRNA очень сильно влияет на сигнальные пути, связанные с раковыми опухолями, такие как клеточная пролиферация, контроль клеточного цикла, апоптоз, дифференцировка, миграция и метаболизм [21, 22]. Значительное количество miRNAs было отнесено к категории онкогенов или опухолевых супрессоров. Тем не менее, определение определенного гена miRNA как онкогена или опухолевого супрессора затруднительно, поскольку паттерны их экспрессии являются тканеспецифическими. Более того, одиночная miRNA может регулировать множественные мишени, контролируя разные сигнальные пути [23]. Т.о., функциональный статус miRNA может меняться в зависимости от обстоятельств, как опухолевый супрессор в одной ситуации и онкоген в др.

miR-21 была первой онкогенной miRNA она характеизвовалась универсальной избыточной экспрессией во многих злокачественных опухолях, таких как глиобластома и рак груди, толстого кишечника и рак поджелудочной железы [24]. Недавно было установлено, что miR-21 репрессирует 4 гена опухолевых супрессоров, способствуя трансформации клеток, росту опухоли, инвазии и метастазированию [25-27]. Сходным образом, miR-155 обнаруживает высокую экспрессию в определенного типа B клеточных лимфомах, реке груди, легких, шейки матки и толстой кишки [28-30]. miR-21 и miR-155 исследуются как многообещающие терапевтические мишени для контролирования канцерогенеза [31]. На др. конце спектра находятся потери супрессирующего опухоли действия miR-15a и miR-16-1 при хроническом лимфолейкозе и множественной миеломе и let-7 при раке легких и груди [32]. В этих случаях, miRNA заместительная терапия используется для восстановления функции потерянных miRNAs в болезненных клетках [33].

Атипическая экспрессия miRNA может быть также результатом изменения активности транскрипционных факторов в раковых клетках. Классическим примером является транскрипционный фактор Myc, который соединяется с промотором miRNA и приводит к подавлению miRNAs, таких как let-7, miR-15a/16-1, miR-26a и miR-34 членов семейств, обладающих анти-пролиферативными и про-апоптическими активностями [34, 35]. Транскрипционный фактор p53, обычно известен как защитник генома, но он мутантен в 50% раковых опухолей у людей. Чтобы исчерпать список транскрипционных мишеней для p53 в него следует включить miRNAs, такие как семейство miR-34, miR-107, miR-200, и miR-192, которые ингибируют туморогенез [36, 37]. Это, в свою очередь, ещё больше усиливало роль p53 как опухолевого супрессора.