CERNA，探索非编码RNA与mRNA之间的交互作用及其生物学意义

ceRNA：基因表达调控的新视角

ceRNA（competing endogenous RNA，内源竞争性RNA）假说揭示了一种全新的RNA间相互作用机制，这一概念最早由Pandolfi教授在2011年提出，并在《CELL》杂志上发表，ceRNA假说指出，细胞内存在一类RNA分子，它们通过共享microRNA（miRNA）应答元件（MREs），可以相互竞争性地结合相同的miRNA，从而调节彼此的表达水平，这种机制为理解基因表达调控提供了一个全新的视角。

一、ceRNA的作用原理与特点

1. ceRNA的作用原理

ceRNA的作用原理主要基于miRNA的调控机制，miRNA是一类长度约为22bp的非编码小RNA，能够通过与mRNA的3’UTR区域结合，导致mRNA降解或翻译抑制，从而负向调控基因表达，而ceRNA则通过与mRNA竞争相同的miRNA，削弱miRNA对mRNA的抑制作用，从而上调mRNA的表达水平。

2. ceRNA的特点

相同的miRNA结合位点：ceRNA之间存在相同的miRNA结合位点，这是它们能够相互竞争的基础。

受miRNA调控：ceRNA的表达水平受到miRNA的调控，当miRNA浓度变化时，ceRNA的表达水平也会相应变化。

相互调控关系：ceRNA之间存在相互调控的关系，一个ceRNA的高表达可能导致另一个ceRNA的低表达，反之亦然。

二、ceRNA的研究意义与应用

1. 研究意义

ceRNA假说的提出开启了转录组研究的新大门，它揭示了除miRNA调控网络之外的另一种复杂的基因表达调控模式，相比miRNA调控网络，ceRNA调控网络更为精细和复杂，涉及更多的RNA分子，包括mRNA、lncRNA、假基因等，这种调控模式有助于从更深层面上挖掘基因功能和调控机制，便于更全面、深入地了解生物学现象。

2. 应用领域

肿瘤研究：ceRNA在肿瘤的发生和发展中扮演着重要角色，在乳腺癌中，miR-34a可以通过与HMGA2形成ceRNA网络来调控肿瘤细胞转移，ceRNA还可以作为肿瘤的治疗靶点和生物标志物。

心血管疾病：ceRNA机制在心血管疾病中也发挥着重要作用，在冠心病中，miR-29b参与形成的ceRNA网络可以调节相关基因的表达，影响疾病的发生和发展。

神经系统疾病：ceRNA在神经系统疾病中同样具有重要作用，在阿尔茨海默病中，Hsa_circ_0001361可以通过与miR-646形成ceRNA网络来调节相关基因的表达。

代谢性疾病：ceRNA机制在代谢性疾病中也有广泛应用，在2型糖尿病中，miR-29a参与形成的ceRNA网络可以调节相关基因的表达，影响疾病的发生和发展。

三、ceRNA数据库推荐

对于研究ceRNA的科研人员来说，以下是一些实用的数据库资源：

1、StarBase：一个高通量实验数据CLIP-Seq和mRNA降解组测序数据支持的microRNA靶标数据库，包含了miRNA-mRNA、miRNA-lncRNA、miRNA-circRNA、miRNA-ceRNA和RNA-protein等的调控关系。

2、TargetScan：基于靶mRNA序列的进化保守等特征搜寻动物的microRNA靶基因的软件，预测microRNA靶标的假阳性率较低。

3、PicTar：基于microRNA或microRNA靶标联合作用等特征开发的搜寻动物的microRNA靶基因的软件。

4、miRbase：众所周知的microRNA基因注释数据库。

5、ChIPBase：整合CLIP-Seq和ChIP-Seq的数据探讨microRNA的转录和转录后调控，构建转录因子→microRNA→靶标的调控网络。

四、FAQs

Q1: ceRNA与miRNA有何区别？

A1: ceRNA与miRNA的主要区别在于它们的功能和作用方式，miRNA是一种非编码小RNA，主要通过与mRNA的3’UTR区域结合，导致mRNA降解或翻译抑制，从而负向调控基因表达，而ceRNA则是一类具有相同miRNA结合位点的RNA分子，它们通过竞争性地结合相同的miRNA，削弱miRNA对mRNA的抑制作用，从而上调mRNA的表达水平。

Q2: ceRNA在疾病治疗中有哪些潜在应用？

A2: ceRNA在疾病治疗中具有广泛的应用潜力，由于ceRNA网络在多种疾病的发生和发展中扮演着重要角色，因此它们可以作为潜在的治疗靶点，在肿瘤中，研究者已经发现某些ceRNA网络可以作为治疗靶点，并设计了靶向这些ceRNA的药物，ceRNA还可以作为疾病的生物标志物，用于疾病的诊断和预后评估。

五、小编有话说

随着对ceRNA研究的不断深入，我们越来越认识到它在生物医学领域的重要性，ceRNA不仅为我们提供了一个全新的视角来理解基因表达调控机制，还为我们揭示了许多疾病的发生和发展机制，随着技术的不断进步和研究的深入，我们相信ceRNA将在疾病治疗、药物开发等领域发挥更大的作用，我们也期待更多的科研人员加入到ceRNA的研究中来，共同推动这一领域的发展。