Annu Rev Nutr综述,小RNA在营养控制中的作用

Annu Rev Nutr综述,小RNA在营养控制中的作用

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导读

小RNA (sRNAs),包括microRNAs (miRNAs),是参与基因调控的非编码RNA (ncRNA)分子。sRNAs在发展中发挥重要作用;然而,它们在营养控制和作为代谢调节剂方面的重要性还在不断显现。饮食通过miRNAs影响代谢基因的机制仍是一个重要的研究领域。最近的研究已经确定了miRNAs是如何在体液中通常在外泌体中运输的,外泌体是一种细胞来源的小泡,在细胞间通讯中起作用。最近发现的大量其他ncRNA以及将ncRNA作为膳食生物活性化合物的新见解,可能会重塑我们对食物如何影响基因表达的理解。尽管有争议,一些研究小组已经表明,来自植物和动物的膳食RNA (如牛奶)在消费者体内是有功能的。在未来,通过饮食直接传递或通过内源性sRNA表达的改变来调节sRNAs可能是调节代谢的营养干预的一部分。

论文ID

题目:Roles of Regulatory RNAsin Nutritional Control

译名:调节RNA在营养控制中的作用

期刊:Annu Rev Nutr

IF:10.897

发表时间:2020.9.23

通讯作者单位:爱荷华州立大学、美国贝勒医学院

DOI号:https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-122319-035633

主要内容

miRNA在调节基因表达中的作用

自从通过经典遗传学在秀丽隐杆线虫中首次发现miRNAs以来,在许多动物和植物物种中,miRNAs已成为许多关键生物过程的调节者,从细胞分化到发育到体内平衡。Dicer和Drosha的缺失表明了miRNAs的重要性,因为这些关键生物发生因子的缺失对小鼠胚胎是致命的。此外,特异性miRNA的异常表达与人类疾病,如癌症、神经系统疾病和代谢综合征有关,强调了对其表达的严格调控的重要性。

miRNAs转录为RNA聚合酶II (Pol II)或III转录本,由特殊核酸酶处理,并被DROSHA和DGCR8微处理器复合物切割。这就产生了短发卡rna,通过Exportin-5 (XPO5)以依赖于ran- gtp的方式运输到细胞质。尽管在过去的20年里,我们对miRNA的加工和调控基因表达的功能的基本理解有了很大的进步,但涉及到miRNA生物发生调控的新的和意想不到的细微差别继续出现。其中包括miRNA生物发生因子的翻译后调控修饰,与RNA结合蛋白的相互作用,以及miRNA加工中间体。这些新出现的机制以及最近鉴定的非典型miRNA生物发生途径,最近已在其他地方进行了回顾。

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图一:饮食因素通过miRNA机制对mRNA表达的影响

食用小RNA会影响消费者吗

许多障碍阻止我们充分理解外源性膳食sRNAs对调节宿主或消费者mRNA转录的重要性。目前,几乎没有关于如何克服这些重大障碍的机械细节。作者在图2中展示了这些障碍。尽管存在这些障碍,一些研究表明,膳食RNA可以影响消费者的新陈代谢。

饮食植物小分子核糖核酸

多种多样的植物性食品被广泛食用,食源性遗传物质已被提出成为一类新的生物活性食品成分。在过去的十年中,大量的研究表明,来自各种植物性饮食因子的miRNAs可以转移到动物消费者的组织中,并改变基因的表达。一些科学家现在认为这种饮食miRNA转移是表观遗传控制的一种重要形式。这种类型的转移可以预见为胎儿与母体的交流,因为胎儿有可能从母体血液中吸收饮食中的miRNAs。这些miRNAs和它们的基因调控靶标(如mRNAs)可能在母亲和孩子之间是相同的,而且之前的工作已经表明,母亲的rna在后代的发育中发挥着不同的作用,尤其是在最早的阶段。此外,植物mirna识别消费者中的miRNAs和mrna并与之相互作用,进而影响消费者/宿主中基因表达。

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图二:饮食miRNA吸收的假定模型

未来研究的关键问题

我们注意到在未来的研究中需要解决的几个关键问题。首先,不同的ncrna是如何控制新陈代谢的?饮食可能会影响多种ncRNAs和mirna,但其他ncRNAs是如何影响代谢的呢。第二,ncrna的细胞定位和它们在特定隔间中的浓度如何在细胞反应中发挥作用。由于sRNA在循环中的浓度在飞摩尔范围内,它们的功能可能取决于它们作用的途径和细胞内的浓度。第三,饮食中的sRNAs在循环中存在吗?鉴于长期的争论,使用动物模型和测序技术检测和追踪膳食sRNAs的科学家之间的标准化和共识是必要的。最后,膳食中的sRNAs会影响新陈代谢吗?饮食衍生的sRNAs的作用已经被描述,但其机制解释仍然令人费解。目前的科学努力已经为未来的工作打下了坚实的基础,这些工作的方向是概念化饮食、ncrna和代谢之间的复杂相互作用。

原文链接

https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-122319-035633

参考文献

1.Aguilar-Lozano A, Baier S, Grove R, Shu J, Giraud D, et al. 2018. Concentrations of purine metabolitesare elevated in fluids from adults and infants and in livers from mice fed diets depleted of bovine milkexosomes and their RNA cargos. J. Nutr. 148:1886–94

版权声明:Robin 发表于 2022年3月7日 pm7:20。
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