转运RNA(tRNA)是将信使RNA(mRNA)翻译成蛋白质的关键分子，研究表明它还是一些非编码小RNA的前体RNA。近年来，人们发现在细菌、真菌、植物和动物中存在一些长约16～60 nts的非编码RNA(ncRNA)，它们是由tRNA精确剪切而来的片段(tRF)，并非是随机降解的产物。目前人们对这类小分子RNA的认识还很有限，近年的研究表明tRF在各种疾病中具有重要的功能。本文针对tRF的分类、修饰及其在各种疾病中的作用及机制等研究进展进行综述。

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tRNA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.

采用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、β溶血链球菌等混合菌体制备盆腔炎性疾病大鼠模型,基于气相色谱-质谱(GC-MS)检测技术结合PCA,PLS-DA和OPLS-DA等多元统计分析方法的代谢组学方法,分析妇科千金胶囊对大鼠血清中内源性小分子代谢物的影响.结果 发现妇科千金胶囊可显著改善模型大鼠的炎症性病理特征和组织损伤;基于VIP＞1和P＜0.05的原则筛选得到6个共有的差异标志物,分别是:L-缬氨酸(L-valine),L-异亮氨酸(L-isoleucine),L-苏氨酸(L-threonine),丁二酸(butanedioic acid)、丝氨酸(serine)和D-葡萄糖(D-glucose).给药后这6个差异代谢物的含量均有显著回调,进一步通过KEGG等数据库进行代谢物通路分析,显示妇科千金胶囊可能通过影响甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径、氨基酰tRNA合成途径以及缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸合成途径达到治疗的作用,提示妇科千金胶囊可能通过调控氨基酸及其衍生代谢等途径治疗混合菌诱导的盆腔炎.

骨骼肌是人和家畜重要的组织,骨骼肌发育调控机制的研究对于肌肉疾病的诊断治疗和家畜肉质改善具有重要意义.骨骼肌发育受MyoD、Myf5、Mrf4和Mef2等因子以及AKT/mTOR、p38/MAPK和Wnt/β-catenin等信号通路的调节,此外,lncRNA、miRNA和circRNA等非编码RNA也被陆续证明可以调控骨骼肌发育.但骨骼肌发育调控的详细机制仍存在许多未知.tRNA由76～90个核苷酸组成,主要功能是通过转运氨基酸参与蛋白质的合成,并涉及应激信号转导.此外,在压力应激条件下,tRNA会被多种RNA水解酶切割成各种小分子非编码RNA即tRF(tRNA-derived RNA fragments,tRFs).不同于lncRNA和miRNA等对肌肉发育的转录后调控,tRNA对肌肉发育的影响主要限于线粒体,线粒体对于肌肉的能量代谢与氧化还原尤为重要,由于人的线粒体仅携带22个tRNA基因,缺乏替代和补偿机制,所以线粒体tRNA基因突变会导致多种肌病,此外,tRNA还可以通过调节蛋白质合成影响肌肉发育.tRF的长度和功能类似miRNA,但比miRNA更保守,普遍认为tRF具有极强的组织特异性、疾病特异性和时序特异性,骨骼肌中某些tRFs可能进入RNA干涉途径(RNA interference,RNAi)靶向某些基因,但总体来看,骨骼肌tRF的测序分析及其功能机制研究极少.线粒体tRNA基因突变种类尤为复杂,相关肌肉疾病诊断和治疗难度较大,是医学领域棘手的难题,较于其他小分子RNA,tRF研究起步晚,其种类的复杂性也给数据挖掘分析带来了极大挑战.本文深入探讨了tRNA与tRF的形成与调节功能,并从调控肌肉发育切入,针对二者在骨骼肌领域的研究进行综述,将加深对相关肌肉疾病的理解与认识,同时为研究骨骼肌的发育提供新思路.

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.

对下一代测序数据的深入分析,揭示了许多具有不同功能的小分子非编码RNA.近年来,来源于tRNA衍生的小分子RNA(transfer-RNA derived small RNAs,tsRNAs)引起了广泛关注.tsRNAs 主要有 2 种类型,即 tRNA 半分子(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNA)和tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF).它们根据在前体或成熟tRNA转录物的切割位置不同而产生.这些tRF和tiRNA的核苷酸组成、生物发生和功能具有异质性.新的研究表明,tRF和tiRNA不仅是tRNA降解的碎片,而且在许多特定的生理和病理过程中起调节作用.本文综述tRF和tiRNA的类型,提出tRF和tiRNA的生物学功能和作用机制的新概念,重点介绍tRF和tiRNA在人类疾病中的潜在应用,并提出目前存在的问题和未来的研究方向.

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tRF-Pro-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.