微 RNA 21; MIR21

miRNA21
MIRN21

HGNC 批准的基因符号：MIR21

细胞遗传学位置：17q23.1 基因组坐标（GRCh38）：17:59,841,266-59,841,337（来自 NCBI）

▼ 说明

MicroRNA（miRNA），例如 MIRN21，是一种小的非编码 RNA，它们通过靶向蛋白质编码基因的 mRNA 来裂解或抑制转录来调节基因表达（Chan 等，2005）。

▼ 克隆与表达

Lagos-Quintana 等人使用定向克隆程序从 HeLa 细胞总 RNA 中鉴定 20 至 23 核苷酸 RNA（2001） 克隆了 miRNA21。miRNA21 序列为 UAGCUUAUCAGACUGAUGUUGA。Northern 印迹分析证实了 HeLa 细胞中 miRNA21 的表达。

莫雷拉托斯等人（2002） 将 miRNA21 鉴定为存在于包含 EIF2C2（606229）、GEMIN3（606168） 和 GEMIN4（606969） 的大型 15S RNP 复合物中的至少 40 个 miRNA 之一。

Sonkoly 等人使用定量实时 PCR（2007） 发现 miR21 在人体组织中普遍表达。最高表达在肺、气管、结肠、前列腺和膀胱中。在皮肤中，miR21在单核细胞来源的树突状细胞中高表达，在角质形成细胞、成纤维细胞、黑素细胞和肥大细胞中表达较弱。皮肤的其他白细胞/免疫细胞亚群中很少或没有 miR21 表达。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Mourelatos 等人。Ciafre 等（2002） 将 MIRN21 基因对应到染色体 17（2005） 指出 MIR21 基因对应到染色体 17q23.2。塞克等人（2009）指出MIR21的宿主基因是TMEM49（611753），位于染色体17q23.1上。

▼ 基因功能

陈等人（2005） 指出，一些 miRNA 基因位于各种癌症的易位断点或缺失位点附近，表明其在肿瘤发生中发挥作用。他们发现，与对照组相比，MIRN21 在胶质母细胞瘤肿瘤和细胞系中强烈过度表达。使用反义序列抑制胶质母细胞瘤细胞系中的 MIRN21 会触发半胱天冬酶的产生，并导致程序性细胞死亡增加。陈等人（2005） 表明异常表达的 MIRN21 可能通过阻断凋亡相关基因的表达而导致恶性肿瘤。

Ciafre 等人使用微阵列分析（2005） 发现与正常脑组织相比，原发性胶质母细胞瘤和胶质母细胞瘤细胞系中 MIR21 的表达显着上调。

Zhu 等人使用二维分化凝胶电泳来检查源自经过或未经抗 MIRN21 处理的 MCF-7 乳腺癌细胞的肿瘤（2007） 将肿瘤抑制因子原肌球蛋白-1（TPM1; 191010） 确定为 MIRN21 靶点。他们在 2 个 TPM1 剪接变体 V1 和 V5 的 3-prime UTR 中发现了一个推定的 MIRN21 结合位点。朱等人（2007） 将 TPM1 的 3-prime UTR 克隆到荧光素酶报告基因构建体中，发现 MIRN21 下调报告基因活性，而抗 MIRN21 上调报告基因活性。MIRN21 结合位点的删除消除了 MIRN21 对荧光素酶活性的影响。Western blot 和 RT-PCR 分析表明，在 MIRN21 存在下，TPM1 mRNA 水平没有变化，但 TPM1 蛋白水平降低，这表明 MIRN21 阻断了 TPM1 转录。MCF-7 细胞中 TPM1 的过表达抑制了贴壁依赖性生长，而 MIRN21 的过表达则增加了肿瘤生长。朱等人（2007） 得出结论，MIRN21 通过抑制 TPM1 发挥癌基因的作用。

Sonkoly 等人使用微阵列分析和定量实时 PCR（2007） 发现与正常人皮肤相比，牛皮癣（参见 177900）和特应性湿疹（参见 603165）中 miR21 的表达上调。

佩佐莱西等人（2008） 指出，已发现 MIRN21 和 MIRN19A（609418） 特异性靶向并下调 PTEN（601728）。他们提出的证据表明，这 2 个 microRNA 可能充当 Cowden 综合征（158350） 及其相关表型的遗传修饰剂。在 28 名携带 3 种截短 PTEN 突变（R130X；601728.0007、R233X；601728.0002 或 R335X；601728.0021）中的 1 种的 PTEN 突变阳性患者中，作者发现，在患有 PTEN 突变的患者中，可变的 PTEN 蛋白水平与 MIRN19A 和 MIRN21 表达水平呈负相关。 R130X 和/或 R233X 突变。在具有 R335X 突变的患者中未观察到这种关联。MIR19A 和 MIRN21 在一系列 130 名 PTEN 突变阴性患者中也存在差异表达，这些患者具有不同的临床表型，并且全长 PTEN 蛋白表达降低。佩佐莱西等人（2008） 得出结论，无论患者的突变状态如何，这 2 个 miRNA 的差异表达都可以调节 PTEN 蛋白水平以及 Cowden 综合征和 Cowden 综合征样表型，从而支持它们作为遗传修饰剂的作用。

辛格等人（2008） 证明 REST（600571） 通过抑制 microRNA miR21 维持小鼠 ES 细胞的自我更新和多能性。作者发现，与已知的自我更新标记一样，自我更新的小鼠胚胎干（ES） 细胞中的 REST 表达水平远高于分化的小鼠 ES（胚体，EB）细胞。小鼠 ES 细胞中 Rest 的杂合缺失及其短干扰 RNA（siRNA） 介导的敲低导致自我更新的丧失——即使这些细胞在自我更新条件下生长——并导致特定标记物的表达对于多个谱系。相反，外源添加的 REST 可以维持小鼠 EB 细胞的自我更新。此外，在自我更新条件下培养的 Rest 杂合 小鼠 ES 细胞表达的几种自我更新调节因子的水平显着降低，包括 Oct4（164177）、Nanog（607937）、Sox2（184429） 和 c-Myc（190080），并且在 EB 细胞中外源添加 Rest 维持了这些自我更新调节因子的自我更新表型和表达。辛格等人（2008） 还证明，在小鼠 ES 细胞中，Rest 与一组可能靶向自我更新基因的 miRNA 的基因染色质结合。虽然含有外源添加的 Rest 的小鼠 ES 细胞和小鼠 EB 细胞表达了较低水平的这些 miRNA，但 EB 细胞、Rest 杂合 ES 细胞和用针对 Rest 的 siRNA 处理的 ES 细胞表达了较高水平的这些 miRNA。这些 REST 调节的 miRNA 中的至少一种 miR21 特异性抑制小鼠 ES 细胞的自我更新，这与 Oct4、Nanog、Sox2 和 c-Myc 表达的降低相对应。因此，辛格等人（2008） 得出的结论是，REST 是维持小鼠 ES 细胞自我更新和多能性的互连调控网络的一个要素。

戴维斯等人（2008） 证明，TGF-β（190180） 和骨形态发生蛋白（BMP；参见 112264） 在人血管平滑肌细胞中诱导收缩表型是由 miR21 介导的。miR21 下调 PDCD4（608610），而 PDCD4 反过来又充当平滑肌收缩基因的负调节因子。令人惊讶的是，TGF-β 和 BMP 信号传导通过转录后步骤促进成熟 miR21 表达的快速增加，促进 Drosha 复合体将 miR21（pri-miR21） 的初级转录物加工成前体 miR21（pre-miR21）（参见 608828） ）。TGF-β 和 BMP 特异性 SMAD 信号转导器 SMAD1（601595）、SMAD2（601366）、SMAD3（603109） 和 SMAD5（603110） 被招募到与 RNA 解旋酶 p68（DDX5; 180630） 形成的复合物中的 pri-miR21， Drosha 微处理器复合体的一个组件。此过程不需要共享辅因子 SMAD4（600993）。因此，戴维斯等人（2008） 得出的结论是，配体特异性 SMAD 蛋白对 microRNA 生物合成的调节对于控制血管平滑肌细胞表型至关重要，并且可能对于 TGF-β 和 BMP 信号通路介导的不依赖于 SMAD4 的反应至关重要。

阿桑加尼等人（2008） 在 PDCD4 的 3-prime UTR 中鉴定了 miR21 靶序列，并使用报告基因测定证实了 miR21 对 PDCD4 的结合和抑制。他们在 10 个结直肠细胞系、22 个结直肠癌组织和匹配的正常对照中观察到 miR21 和 PDCD4 表达之间存在负相关。用抗 miR21 转染 RKO 人结直肠癌细胞可增加 PDCD4 蛋白浓度，降低 RKO 细胞在 3 维凝胶中的侵袭潜力，并在鸡胚转移测定中减少 RKO 细胞的内渗和肺转移。在 Colo206f 细胞中，miR21 的过表达会降低 PDCD4 蛋白的表达，但不会降低 mRNA 的表达。

图姆等人（2008） 表明 miR21 调节心脏成纤维细胞中的 ERK-MAP 激酶信号通路，从而影响整体心脏结构和功能。衰竭心脏成纤维细胞中的 miR21 水平选择性增加，通过抑制 sprouty 同源物 1（SPRY1；602465） 增强 ERK-MAP 激酶活性。这种机制调节成纤维细胞的存活和生长因子的分泌，显然控制了间质纤维化和心脏肥大的程度。在小鼠压力超负荷诱导的疾病模型中，通过特定的 antagomir 体内沉默 miR21 可降低心脏 ERK-MAP 激酶活性，抑制间质纤维化并减轻心脏功能障碍。图姆等人（2008） 得出的结论是，microRNA 可通过影响心脏成纤维细胞而导致心肌疾病。他们的结果验证了 miR21 作为心力衰竭的疾病靶点，并确定了 microRNA 治疗干预在心血管疾病中的功效。

塞克等人（2009） 指出，EGFR（131550） 突变在从不吸烟者的肺癌中比吸烟者更常见。他们之前已经证明，包括 MIR21 在内的几种 miRNA 的上调与肺癌吸烟者的生存率较低有关。Seike 等人使用 RT-PCR（2009） 发现 28 名从不吸烟者的癌组织中 MIR21 表达显着高于非癌组织，其中 6 名患者的 EGFR 酪氨酸激酶结构域存在激活突变。肺癌细胞系中 MIR21 和磷酸化 EGFR 蛋白的表达相关，EGFR 信号传导的激活增强了 MIR21 的表达。相反，抑制 EGFR 酪氨酸激酶活性会抑制 MIR21 表达。反义RNA对MIR21的抑制增强了细胞对抑制EGFR酪氨酸激酶活性的凋亡反应。

通过微阵列分析，Hashimi 等人（2009） 在 20 个 miRNA 中鉴定出 MIR21 和 MIR34A（611172），这些 miRNA 在培养的人单核细胞来源的树突状细胞（MDDC） 分化过程中以阶段特异性方式表达。他们还发现 WNT1（164820） 是 MIR34A 的功能靶点，而 JAG1（601920） 是 MIR21 和 MIR34A 的功能靶点。抑制 MIR21 和 MIR34A 或过度表达 WNT1 和 JAG1 会阻碍 MDDC 的分化，并将其内吞能力降低至未成熟 DC 的特征水平。RT-PCR 和 Western blot 分析表明，MIR21 和 MIR34A 通过转录抑制 WNT1 和 JAG1 发挥作用。

与 siRNA 不同，miRNA 很少与它们所调节的 mRNA 形成大量碱基对。阿梅雷斯等人（2010） 发现靶 RNA 和 Argonaute-1（606228） 结合的 miRNA 之间的广泛互补性会触发 miRNA 拖尾和 3-prime-to 5-prime 修剪。在果蝇中，与 Argonaute-2（606229） 结合的小 RNA，而不是与 Argonaute-1 结合的小 RNA，在其 3 素末端带有 2-素-O-甲基。这种修饰阻止了靶向定向的小 RNA 重塑：在缺乏 Hen1（612178）（添加 2-prime-O-甲基基团的酶）的果蝇中，Argonaute-2 相关 siRNA 被加尾和修剪。靶标互补性也会影响人类细胞中小 RNA 的稳定性。阿梅雷斯等人（2010） 发现，在培养的 HeLa 细胞中，将 antagomir 转染至 miR16（609704） 或 miR21 不仅会引发剂量依赖性 miRNA 缩短，还会引发拖尾。与果蝇一样，HeLa 细胞中小 RNA 的靶标 RNA 依赖性修剪几乎总是 3-prime 至 5-prime。此外，阿梅雷斯等人（2010） 可以概括 HeLa 细胞胞质提取物中内源性人类 miRNA 的修剪：将提取物与含有 6 个与 miR16 和 miR21 完全互补的位点的体外转录、7-甲基鸟苷加帽和聚腺苷酸化的靶 mRNA 一起温育，引发相应的缩短和丢失。 miRNA。对照目标不会改变 miRNA 的长度或丰度。这些结果表明，目标依赖性小 RNA 拖尾和修剪在果蝇和哺乳动物之间是保守的。

一些 microRNA，被 Esquela-Kerscher 和 Slack（2006） 称为 oncomiR，在癌症中表现出差异表达水平，并且能够影响细胞转化、癌发生和转移，充当癌基因或肿瘤抑制因子。“癌基因成瘾”现象表明，尽管肿瘤发生具有多步骤性质，但针对某些单一癌基因可能具有治疗价值，并且已经提出了oncomiR成瘾的可能性，但从未得到证实（Sharma和Settleman总结，2007）。麦地那等人（2010）指出，miR21 是一种独特的 miRNA，因为在他们报告时分析的大多数肿瘤类型中都发现它过度表达。尽管人们对 miR21 非常感兴趣，但大多数涉及 miR21 与癌症相关的数据都是通过 miRNA 分析和有限的体外功能测定获得的。为了探索 miR21 在体内癌症中的作用，Medina 等人（2010） 表明 miR21 的过度表达会导致前 B 恶性淋巴样表型，证明 mir21 是真正的癌基因。当 miR21 失活时，肿瘤在几天内完全消退，部分原因是细胞凋亡。麦地那等人的结果（2010） 证明肿瘤可能对 oncomiR 上瘾，并支持通过药物灭活 miRNA（如 miR21）来治疗人类癌症的努力。

金等人（2011） 发现核糖核酸酶抑制剂-1（RNH1; 173320） 加速了 pri-MIR21 到 pre-MIR21 的核 Drosha 依赖性加工。RNH1 直接与 Drosha 相互作用，并似乎与 pri-MIR21 相互作用。串联亲和纯化和质谱分析表明 RNH1 与 HEK293 细胞中的 PTEN 相互作用。PTEN 与 RNH1 的相互作用阻止了 RNH1 与 Drosha 的相互作用，并减少了体外和 HEK293 细胞中的 pri-MIR21 加工。金等人（2011） 得出结论，PTEN 肿瘤抑制活性可能部分归因于 MIR21 的加工受到抑制，而 MIR21 可以作为癌基因发挥作用。

通过测定未经治疗的结核样或麻风病患者皮肤活检中的 miRNA 表达谱（参见 609888），Liu 等人（2012） 鉴定了 13 个差异表达的 miRNA。与麻风病相关的 miRNA 有所富集，这些 miRNA 优先针对在麻风病灶和结核样病变中下调的关键免疫基因。通过 RT-PCR 和 FISH 验证，差异最大的 miRNA MIR21 在来自健康供体的麻风分枝杆菌感染的单核细胞中表达上调。用麻风分枝杆菌特异性酚糖脂 I 处理单核细胞会导致 MIR21 上调，而麻风分枝杆菌脂阿拉伯甘露聚糖和脂甘露聚糖以及合成 TLR2（603028）/TLR1（601194） 配体不会上调 MIR21。用 MIR21 转染单核细胞，然后用 TLR2/TLR1 配体激活，导致 IL1B（147720） 和 CYP27B1（609506） mRNA 下调，这两者都是 TLR 诱导的维生素 D 依赖性 CAMP（600474） 表达所必需的和 DEFB4A（602215），以及 IL10（124092） 的上调。敲低麻风分枝杆菌感染的单核细胞中的 MIR21 可增强 CAMP 和 DEFB4A 的表达，并恢复 TLR2/TLR1 介导的针对麻风分枝杆菌的抗菌活性。刘等人（2012） 得出的结论是，麻风分枝杆菌上调 MIR21 的能力导致靶向与免疫局部（即结核样）麻风病相关的多个基因，从而形成一种逃避维生素 D 依赖性抗菌途径的机制。

Elhassan 等人使用转染的 HEK293 细胞进行直接共培养测定（2012） 发现人类 SIDT1（606816） 促进细胞之间快速、双向、接触依赖性小 RNA 转移，从而导致目标特异性非细胞自主 RNA 干扰。进一步分析表明，SIDT1 介导的 MIR21 细胞间转移是人胰腺癌细胞对核苷类似物吉西他滨产生耐药性的关键驱动因素。

法布里等人（2012） 表明肿瘤分泌的 MIR21 和 MIR29A（610782） 可以结合免疫细胞中的小鼠 Tlr7（300365） 和人 TLR8（300366），触发 TLR 介导的前转移性炎症反应。

张等人（2018） 发现 Tlr8 -/- 小鼠具有正常的瘙痒行为，但脊神经结扎（SNL） 引起的疼痛显着减轻。在野生型小鼠中进行 SNL 后，脊髓中 Tlr8 的表达增加，而野生型小鼠脊髓神经中 Tlr8 的敲除可减轻疼痛。Tlr8 主要在背根神经节（DRG）中表达，SNL 后表达增加，导致磷酸化 ERK 表达增加（参见 176948）和过度兴奋。SNL 后 DRG 神经元中 Mir21 表达增加，将 Mir21 注射到野生型小鼠体内可诱导 Tlr8 依赖性疼痛超敏反应。抑制 DRG 中的 Mir21 可减轻神经性疼痛。张等人（2018） 提出 MIR21-TLR8 信号传导可能是治疗神经性疼痛药物开发的潜在靶点。