tRNA衍生片段和tRNA半分子的生物学功能及其在疾病发生中的作用

tRNA衍生片段(tRNA-derived RNA fragment,t RF)和tRNA半分子(tRNA halves,ti RNA)由成熟tRNA或其前体tRNA在不同位点特异性剪切产生,它们是一类广泛存在于原核生物和真核生物转录组中的非编码小RNA分子.t RF主要有tRF-5、tRF-3和tRF-1等3亚类,分别来自成熟tRNA的D环至反密码环茎区间切割至5′端、T环开始至3′端和前体tRNA的3′端尾部,其长度为14~30个核苷酸(nucleotide,nt).ti RNA主要有5′ti RNA和3′ti RNA等2亚类,是在成熟tRNA反密码子环处切割分别产生,其长度为29~50 nt.t RF和ti RNA具有多种生物学功能,既可以在应激反应中作为信号分子,又可以作为基因表达的调节者.它们与人类多种疾病(如肿瘤、神经退行性疾病、代谢性疾病和传染病等)的发生密切相关,有希望成为疾病诊断的新型标志物.本文就t RF和ti RNA的分类、生物学功能以及与人类疾病的关系作一综述.

tRNA衍生片段与恶性肿瘤

转运RNA(tRNA)是蛋白质翻译的衔接分子,tRNA衍生片段(tRNA-derived fragments,tRFs)有5种类型:tRF-1、tRF-2、tRF-3、tRF-5及i-tRF(中间体tRF),tRFs在众多恶性肿瘤中呈异常表达,且与患者预后不良相关。此外,tRFs通过调节细胞周期和参与癌症转移机制影响肿瘤细胞的生物学进程,展现出成为肿瘤预后标志物的潜力,深入研究tRFs在恶性肿瘤中的作用机制有助于肿瘤早期诊断和靶向治疗。本文综述了tRFs参与的生物过程、在不同肿瘤中作用机制及当前临床研究中的新进展,为后续tRFs研究提供新的见解。

tRNA衍生片段(tRFs)调节基因表达的机制及其在相关疾病中的研究进展

转运RNA(transfer RNA,tRNA)衍生片段(tRNA-derived fragments,tRFs)是一类新的调节性非编码RNA,在应激诱导的疾病和癌症中具有独特的生物学功能。细胞必须合成新的蛋白质来维持其寿命,而tRNAs是蛋白质翻译过程的重要组成部分。成熟tRNAs和前体tRNAs根据不同的酶切位点被裂解为两种类型:tRNA半体(tiRNAs,长度为28~36 nt)和tRFs(长度为14~30 nt)。前者包含2个亚类:5′-tiRNAs和3′-tiRNAs,后者分为5个亚类:tRF-1、tRF-2、tRF-3、tRF-5和i-tRF。tRFs通过与其他类型的RNA或蛋白质相互作用来调节基因的表达,并在多种疾病中异常表达,如在神经退行性病变、病毒感染等多种疾病中发挥重要作用,且在胃癌、肝癌等多种癌症中异常表达。本文就tRFs在人类疾病中的研究进展进行综述。

血清tRNA衍生片段tRF-17-79MP9PP的表达及与乳腺癌患者预后的相关性

目的检测乳腺癌患者血清tRNA衍生物tRF-17-79MP9PP(tRF-17)的表达水平,并分析其与患者预后的相关性。方法选取2016年6月至2019年12月本院收治并确诊的70例乳腺癌患者及25例健康人对照组的血清标本,记录患者的临床资料和数据。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测两组血清tRF-17的表达水平;绘制ROC曲线并分析tRF-17对乳腺癌的临床筛查价值;采用Spearman相关分析tRF-17与血液炎症指标以及肿瘤标志物的相关性,随访截止日期为2023年4月,使用单因素和多因素COX回归分析乳腺癌预后不良的影响因素。结果与健康人对照组的14.09(5.14,21.34)相比,乳腺癌患者血清tRF-17的表达水平[3.99(0.70,10.46)]显著降低,差异有统计学意义(Z=-3.575,P<0.01);其筛查乳腺癌的ROC曲线下面积(AUCROC)为0.742(95%CI:0.635~0.849,P<0.01)。tRF-17高表达组乳腺癌患者的平均生存时间显著高于低表达组(75.97个月vs 56.06个月,log-rank P<0.01)。COX比例风险模型分析提示,淋巴结转移和血清tRF-17表达水平均是影响患者预后的独立危险因素(HR=1.723,95%CI:1.084~2.739,P<0.05;HR=0.189,95%CI:0.041~0.862,P<0.05)。结论乳腺癌患者血清tRF-17呈低表达,其表达水平是影响乳腺癌患者预后的独立危险因素,或可成为一种评估患者预后的生物学标志物。

tRNA衍生片段(tRF)在肿瘤侵袭转移中的机制及研究进展

转运RNA(tRNA)衍生片段(tRF)又被称为tRNA衍生的小RNA(tsRNAs),是一类新兴的调节性非编码RNA,是在特定条件下特异性切割前tRNA或成熟tRNA而形成的。目前已发现tRF在肿瘤等多种疾病发展进程中具有独特的生物学功能,包括具有miRNA样作用及结合RNA结合蛋白(RBP)调节基因表达、蛋白质翻译、表观遗传学调控、调节细胞周期等。近年来多项研究表明tRF在乳腺癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、肺癌、前列腺癌、白血病等多种肿瘤中异常表达并参与其发展进程。本文总结了它们的分类、生物发生、作用机制以及在肿瘤侵袭和转移中的生物意义,为肿瘤的新型诊断标记和治疗靶点的发现提供新思路。

tRNA衍生的小RNA在肿瘤中作用机制的研究进展

随着高通量测序技术和生物信息学的快速发展,转运RNA(tRNAs)衍生的小RNA(tsRNAs)的生物学功能及其在肿瘤中的作用引起了广泛的关注。在氧化损伤、缺氧、葡萄糖饥饿等应激条件下,tRNAs前体或成熟tRNA可被特定的核酸内切酶剪切成tsRNAs,根据其不同来源和剪切位点主要分为tRNA衍生片段(tRFs)和tRNA半分子(tiRNAs)。tsRNAs能够通过调节信使RNA(mRNA)的稳定性、调控翻译过程等多种方式调控基因表达,进而影响肿瘤的发生和发展,因此可成为肿瘤潜在的生物标志物和治疗靶点。现对tsRNAs的来源与分类,生物学功能,以及其在肿瘤中的作用机制等展开综述,以期为tsRNAs的研究提供参考依据。

tRNA衍生片段的鉴定及对靶分子的调节机制

随着测序技术的发展和对tRNA衍生小分子(tRNA-derived small RNA,tsRNAs)的深入研究,越来越多的tsRNAs及其功能在各物种中被鉴定。tsRNAs根据切割位点的不同可分为tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF)和tRNA应激诱导RNA(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNA),其中tRF是一类具有调节功能的非编码RNA。为了加深对tRF的研究,近年来一些基于测序数据的tRF鉴定方法和相关数据库不断涌现,前者主要包括Telonis等人的算法和tDRmapper方法,后者主要有tRFdb、tRF2Cancer和MINTbase等。同时这两者为tRF的深入研究提供了更有效的工具。大量的研究表明,tRF主要以类似miRNA的方式对RNA、DNA及蛋白质进行调节,但也存在特异的作用方式。随着对这三者的深入研究,研究人员发现tRF在人类疾病的各种生物过程中也扮演着重要的角色,例如可以作为生物标志物。因此本文主要对tRF的鉴定方法、数据库、对靶分子的调节机制及其与人类疾病的关系作一综述。

tRNA修饰在胶质瘤中的研究进展

转运RNA(transfer RNA,tRNA)是哺乳动物细胞中修饰程度最高的RNA,其修饰不仅高度动态,并且易受环境条件的影响。肿瘤发生常伴有tRNA修饰异常。研究发现tRNA修饰酶在多种肿瘤组织中异常表达,与发病机制密切相关。胶质瘤是最常见的原发性中枢神经系统肿瘤,恶性程度最高,预后极差。本文主要针对胶质瘤相关的几种t RNA修饰予以综述,描述其在胶质瘤发生发展中的功能和机制,为探索tRNA异常修饰生成的衍生片段作为胶质瘤诊断的生物标志物,以及设计靶向表观遗传调控因子的小分子抑制剂作为胶质瘤的治疗靶点提供新思路。

tRNA衍生片段在肿瘤中的研究进展

tRNA衍生片段(tRNA-derived fragments,tRF&tiRNA)为近年来新发现的一类非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA),其在外周血循环中表达稳定.tRF&tiRNA通过调控基因表达与基因沉默、调节细胞增殖与凋亡、调节翻译等方式在人类肿瘤中发挥重要作用.tRF&tiRNA组织特异性、高度丰富且稳定、广泛存在的特征使其在肿瘤领域的研究中具有明显优势.tRF&tiRNA的异常表达可能为肿瘤中潜在的诊断、预后判断的生物标志物或治疗靶点.本文通过总结tRF&tiRNA不同亚型的来源、结构、生物学特征及功能,探讨其与肿瘤的潜在关系及作用机制,以期为肿瘤的早期诊断及靶向治疗提供新思路.

血管生成素与tRNA片段化

t RNA主要功能是转运氨基酸参与蛋白质合成,在蛋白质生物合成过程中起着关键性的作用.近年来发现,t RNA是细胞内小RNA分子的重要来源,具有其它重要的生物学功能.来源于成熟t RNA分子的t RNA片段根据切割位置及生成机制的不同,主要分为两类:一类是t RNA半分子(t RNA halves);另一类是较小的t RNA片段,称为t RFs(t RNA fragments).在哺乳动物细胞中,t RNA半分子由血管生成素在t RNA分子反密码环处切割生成.本文主要针对t RNA半分子的加工机制、功能及在临床上的潜在应用进行综述.

转运RNA衍生的小RNA研究概述

转运RNA(tRNA)衍生的小RNA(tsRNAs)是由成熟tRNA或前体tRNA在应激条件下经特定核酸酶切割后所产生的一类小非编码RNA,具有高保守性、组织特异性和疾病相关性等特点,可作为生物标志物及治疗靶点。本文从tsRNAs的发现、分类、生物学功能及其在疾病中的作用等方面对其研究现状进行综述,以期为表观遗传学相关内容的教学提供参考信息。

转运RNA衍生片段在甲状腺癌发病机制中的作用

【目的】探讨tRNA衍生片段(tRFs)3'tiR_026_GlnCTG(n)在甲状腺乳头状癌(PTC)中的表达及其致癌机制。【方法】首先取2对PTC和邻近正常甲状腺组织用于高通量芯片检测,筛选差异tRFs。在芯片结果基础上,我们在10对PTC和邻近正常甲状腺组织中验证了差异明显的tRNA衍生片段的表达。接着扩大样本量,继续收集共46例患者的PTC和邻近正常甲状腺组织,通过定量聚合酶链反应(qPCR)验证3'tiR_026_GlnCTG(n)的表达量。将3'tiR_026_GlnCTG(n)的mimic转染到PTC细胞系中,通过定量反转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测表达水平,证实成功转染。同时,裂解转染的细胞系,提取蛋白,用包括MEK/ERK/p90RSK信号通路在内的相关抗体进行孵育,并进行蛋白免疫印迹(WB)。【结果】3'tiR_026_GlnCTG(n)是PTC组织与相邻正常甲状腺组织中表达水平差异最显著的tRFs之一(P<0.05)。过表达3'tiR_026_GlnCTG(n)促进KTC1细胞及BCPAP细胞的迁移、侵袭和增殖能力,用MEK/ERK通路抑制剂处理后降低KTC1细胞及BCPAP细胞迁移、侵袭和增殖能力。在3'tiR_026_GlnCTG(n)过表达的细胞中,MEK、ERK及其下游靶点p90RSK的磷酸化水平显著升高。【结论】3'tiR_026_GlnCTG(n)可能通过激活MEK/ERK/p90RSK通路参与PTC的发生、发展。这将对PTC的发病机制提供新的认识,并为其治疗策略提供新思路。

tRF-Pro-CGG对小鼠胰腺癌细胞生物学行为的影响及其分子机制

背景与目的:tRNA衍生的片段(tRNA-derived fragments,tRF)是一类长度为14~30 nt的小分子非编码RNA,其影响着恶性肿瘤的发展进程。本研究旨在探讨tRF-Pro-CGG对小鼠胰腺癌细胞生物学行为的影响及其可能的分子机制。方法:采用实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RTFQ-PCR)检测tRFPro-CGG在小鼠胰腺癌细胞系pan02、LTPA,人胰腺癌细胞系Capan-2和正常胰腺细胞HPDE6-C7中的表达水平。通过慢病毒转染技术过表达pan02细胞及敲低LTPA细胞中tRF-Pro-CGG的表达,采用RTFQ-PCR和蛋白质印迹法(Western blot)检测过表达和敲低效果。采用细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)检测细胞增殖情况。采用transwell实验检测细胞迁移和侵袭能力。采用动物模型检测tRF-Pro-CGG对胰腺癌裸鼠移植瘤生长和转移的影响。采用H-E染色观察移植瘤的组织病理学结构。采用Western blot检测移植瘤组织中Ki-67增殖指数、转移相关蛋白E-钙黏蛋白(E-cadherin)、波形蛋白(vimentin)的表达及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)信号转导通路蛋白的表达及磷酸化情况。结果:小鼠胰腺癌细胞系pan02中tRF-Pro-CGG表达最低,在pan02细胞中转染tRF-Pro-CGG mimics后,tRF-Pro-CGG的mRNA和蛋白表达水平均显著升高(P<0.01),细胞增殖能力显著降低(P<0.01),细胞迁移(P<0.001)和侵袭能力(P<0.001)显著降低,裸鼠移植瘤体积(P<0.01)和重量(P<0.001)均显著降低,裸鼠移植瘤组织中出现明显坏死和凋亡细胞;裸鼠移植瘤组织中Ki-67增殖指数和vimentin的表达显著降低(P<0.001),而E-cadherin的表达显著升高(P<0.001),PI3K、P-PI3K、AKT和P-AKT的表达显著降低(P<0.001),胰腺癌肝转移例数差异无统计学意义(P>0.05)。小鼠胰腺癌细胞系LTPA中tRF-Pro-CGG表达最高,在LTPA细胞中转染tRF-Pro-CGG inhibitor后,tRF-Pro-CGG的mRNA和蛋白表达水平显著降低(P<0.01),细胞增殖能力显著升高(P<0.01),细胞迁移(P<0.001)和侵袭能力(P<0.001)显著升高,裸鼠移植瘤体积(P<0.01)和重量(P<0.01)均显著升高,裸鼠移植瘤组织中出现少量的坏死及凋亡细胞;裸鼠移植瘤组织中Ki-67和vimentin的表达显著升高(P<0.001),而E-cadherin的表达显著降低(P<0.001),PI3K、P-PI3K、AKT和P-AKT的表达显著升高(P<0.001),胰腺癌肝转移例数差异无统计学意义(P>0.05)。结论:过表达tRF-Pro-CGG可以抑制小鼠胰腺癌细胞增殖、迁移和侵袭,抑制胰腺癌裸鼠移植瘤的生长,下调Ki-67增殖指数、vimentin的表达水平和PI3K/AKT磷酸化水平。tRF-Pro-CGG可能通过调节PI3K/AKT信号转导通路抑制胰腺癌的发生、发展。

转运RNA衍生片段在消化系统恶性肿瘤中的研究进展

核酸内切酶可切割转运RNA(tRNA),产生一类异质性的小非编码RNA,即tRNA衍生片段(tRF)。在生物界中,tRF广泛存在,具有独特而多样的生物学功能,其在人类多种消化系统恶性肿瘤中异常表达,并在外周血循环中丰富且稳定表达,具有组织特异性。通过类似微RNA和蛋白海绵的作用机制,调控基因表达与翻译,参与肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。因此,tRF有望成为新的肿瘤标志物和潜在的治疗靶点,但目前其生物学机制尚未完全阐明,有待未来进一步探索。

tRNA衍生片段作为肿瘤诊断性及预后评估生物标志物的研究进展

癌症是全球范围内死亡的第2大原因,而癌症患者前期症状不明显以及预后较差是导致患者死亡的主要因素。因此,寻找有效的诊断性及预后评估的生物标志物对于降低癌症发生率以及提高预后准确性都具有十分重要的意义。tRNA衍生片段是一类新的非编码RNA,在癌症生物学中具有重要的调控作用。主要对tRNA衍生片段在肿瘤发生、发展及预后过程中作为生物标志物的研究进展进行综述,为癌症的诊断和预后评估提供理论基础。

血5′tRF-LysCTT对急性脑梗死早期诊断及病情严重程度判定的价值

目的探究血5′tRF-LysCTT表达水平对急性脑梗死(ACI)患者早期诊断及病情严重程度判定的价值。方法收集2022年10月至2023年10月在哈尔滨医科大学附属第一医院神经内科住院急性脑梗死(ACI)患者为ACI组(n=114),选取同期健康体检者为对照组(n=112)。根据NIHSS评分将ACI患者分为轻型组(NIHSS≤5分,n=66)和中重型组(NIHSS>5分,n=48)。通过实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)技术检测两组血5′tRF-LysCTT水平。应用多因素Logistic回归分析预测ACI患者神经功能缺损程度的危险因素。ROC曲线分析5′tRF-LysCTT对区分轻型、中重型ACI的诊断价值。结果ACI患者血5′tRF-LysCTT水平明显低于对照组(1.34±0.56 vs.3.28±1.01,P<0.001)。与轻型组比较,中重型组血5′tRF-LysCTT表达明显降低(1.65±0.45 vs.0.89±0.36,P<0.001)。与5′tRF-LysCTT相对表达量与ACI神经功能缺损程度呈负相关(P<0.001)。ROC曲线分析5′tRF-LysCTT对区分ACI组与对照组的曲线下面积(AUC值)为0.956(95%CI 0.9317~0.9805),敏感度为94.6%,特异度为84.7%,截断值为2.11;区分ACI轻、中重型的AUC值为0.908(95%CI 0.8543~0.9618),敏感度为93.3%,特异度为80.2%,截断值为1.41,具有较高诊断效率。Logistic回归分析显示,5′tRF-LysCTT是预测神经功能缺损程度的独立危险因素。结论血5′tRF-LysCTT可能成为ACI患者早期诊断及病情严重程度判定的新标志物。

tRF-013354介导阿霉素诱导的足细胞损伤的机制研究

目的:探究tRNA衍生片段013354(tRF-013354)在阿霉素(ADR)诱导的足细胞损伤中的作用及相关机制。方法:用ADR诱导足细胞损伤模型,tRF-013354 mimic和tRF-013354 NC-mimic分别转染足细胞,Real-time PCR(RT-PCR)验证转染效率,CCK-8检测足细胞存活率,免疫荧光检测足细胞损伤标志物Nephrin、Podocin的定位和表达水平,Western blot检测Nephrin、Podocin和Wnt/β-catenin信号通路相关蛋白非磷酸化β-catenin、Wnt1的蛋白表达水平,RT-PCR检测tRF-013354的表达;用Wnt信号拮抗剂Dickkopf-1(DKK1)阻断Wnt/β-catenin信号通路,Western blot检测非磷酸化β-catenin和Nephrin、Podocin的蛋白表达水平,RT-PCR检测tRF-013354的表达。结果:1μg/mL ADR干预足细胞24 h,可成功构建ADR诱导足细胞损伤模型,Wnt/β-catenin信号通路被激活,tRF-013354下调(P<0.05);足细胞过表达tRF-013354可减轻足细胞损伤;DDK1阻断Wnt/β-catenin信号通路,与ADR组比较,ADR+DKK1组足细胞损伤减轻,tRF-013354表达上调(P<0.05)。结论:tRF-013354可能作为Wnt/β-catenin信号通路的下游效应分子减轻ADR诱导的足细胞损伤。

硒的分子生物学

硒蛋白是硒以氨基酸——硒半胱氨酸的形式存在的蛋白质。硒半胱氨酸有自己独特的ｔＲ－ＮＡ和ＵＧＡ密码子。硒半胱氨酸的合成发生在它的ｔＲＮＡ上。ＵＧＡ作为硒半胱氨酸的密码子在自然界是通用的。ｔＲＮＡ的转录由ＲＮＡ聚合酶Ⅲ催化，还有特异的外部启动子、ＴＡＴＡｂｏｘ和近端序列元件。硒半胱氨酸参入到蛋白质中需要硒半胱氨酸插入顺序元件（ＳＥＣＩＳ）和特殊的延长因子。

Poly(A)加尾-RNase H消化-RT-PCR法分析应激诱导生成5'端tRNA半分子

目的建立一种简便、快速检测应激诱导细胞生成的5'端转移RNA(tRNA)半分子的方法。方法提取应激诱导细胞RNA,用poly(A)加尾酶在RNA分子3'端加尾后,加入与待测tRNA的3'端部分序列互补的简并DNA探针杂交,经RNase H消化与DNA探针互补的tRNA序列,再由oligo(d T)n锚定引物进行逆转录获得互补DNA(c DNA),以5'端tRNA半分子和锚定引物的序列为PCR反应的上下游引物,PCR扩增检测5'端tRNA半分子。结果经poly(A)加尾-RNase H消化-RT-PCR-电泳等步骤,可以实现对5'端tRNA半分子的检测分析。结论 poly(A)加尾-RNase H消化-RT-PCR法的建立实现了5'端tRNA半分子的简便、快速检测分析,为tRNA半分子生物学功能研究和检测分析提供了工具。

十字花科黑腐病菌中存在tRNA衍生片段(tRF)的证据

tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment, tRF)是一种由内切核糖核酸酶将初级tRNA (primary tRNA)或成熟tRNA分子剪切后形成的长度为14~30 nt (核苷酸)的稳定的RNA片段。研究表明,tRF广泛存在于各种真核生物中,它们既可以作为信号分子,又可以作为基因表达的调控因子,在细胞的各种生理过程中发挥重要的调控作用。但至今除了在大肠杆菌(Escherichia coli)和沃氏富盐菌(Haloferax volcanii)中发现了tRF外,在其他原核生物中未见有关tRF的报道。本研究采用高灵敏度的Northern杂交技术对十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)的苏氨酸-tRNA (threonine-tRNA, tRNAThr)和甲硫氨-tRNA (methionine-tRNA, tRNAMet)进行了检测。结果显示,除了检测到全长的成熟tRNAThr和tRNAMet外,还检测到多个丰度各异的稳定的tRF,而且一些tRF的产生受营养胁迫的诱导。此外,我们还发现,编码tRNAMet的基因XC4381已经退化为非编码RNA基因。本研究证明了tRF在Xcc中的存在,为深入研究tRF的功能,特别是在Xcc致病中的作用奠定了基础。