上一期《全转录组，你想知道的都在这里》，小编和大家说了全转录组的来龙去脉。也提到了全转录组的数据分析都有哪些内容。现在谁能告诉小编，ceRNA与全转录组是啥关系呢？回答不出来的，请自觉查看上期内容。

言归正传，来说说今天的主角——ceRNA。

绕不过的miRNA！

要说ceRNA，就不能不提到microRNA（miRNA）。我们先来回顾下miRNA是如何调控基因表达的。请看下图（很熟悉，有没有）。

图1 miRNA生源与调控机制

miRNA先与RISC形成miRISC，然后以碱基配对的方式，结合它作用的靶基因（即mRNA），引起被结合mRNA 的剪切降解或是翻译抑制。这些被结合的mRNA上都有MRE（MicroRNA Response Element），即被miRNA识别与结合的一段序列。mRNA被剪切降解是种比较剧烈的调控方式，主要发生在miRNA与mRNA匹配程度非常高（近乎完全匹配）时，多发生在植物中。mRNA被抑制翻译，主要发生在miRNA与mRNA匹配程度一般时，多发生在人和动物中。下面的讨论都围绕miRNA以不完全匹配结合mRNA，引起mRNA被抑制翻译的情况。

谁和miRNA结合？

聪明的你，一定想知道：既然是不完全匹配结合，那就表示有多个（甚至成百上千）携带MRE的靶基因可被miRNA结合，但是miRNA在细胞中的量是一定的，即不可能结合上所有的靶基因，那么是哪些mRNA与miRNA结合呢？大家公平竞争喽~

竞争会带来什么？

多个mRNA竞争与miRNA结合，会带来什么状况。让我们看图说话。

图2 竞争结合miRNA的两个RNA的互作关系

我们简化这个生物学问题。假设在细胞中有两种RNA，RNA X与Y，X和Y上各有三种不同的MRE，表示它们可以结合三种miRNA（图2中蓝色，绿色，和红色的小梳子），这三种miRNA共有12个分子，每种各有4个分子。

在细胞稳态下（图2中间），3个X和3个Y分别结合6个miRNA，两人相安无事。

可惜好景不长，因受到刺激，Y发生高表达，细胞内Y转录本变成了8个，此时Y就会竞争结合更多的miRNA分子，多结合了4个，而与X结合的miRNA下降到了3个，意味着miRNA对X的负调控作用减弱了（图2右侧）。是不是可以进一步理解成，由于Y高表达，削弱了miRNA对X表达的抑制，进而表现为X随着Y表达水平升高而升高呢。

Y也可能不知何故出现了低表达，细胞内转录本数量从稳态时的3个减少到1个，因而Y结合的miRNA数量也从12个减少到了3个，多出的9个miRNA当然不会闲着，它们都跑去和X结合，意味着miRNA对X的负调控作用加强了（图2左侧）。进一步可以理解成，由于Y低表达，促进更多的miRNA跑去抑制X的表达，表现为X随着Y表达水平降低而降低。

CeRNA其实是一个调控网络！

上面的假设成立吗？是的！这个假说已经获得了大量实验证据的支持。

这个假说就叫做ceRNA（competing endogenous RNA）。

ceRNA最早由哈佛大学医学院的Pandolfi团队于2011年在《细胞》上提出。文章上是这样说的：细胞内存在竞争性内源RNA（ceRNA），这些ceRNA分子（包括mRNA，假基因，lncRNA等）（小编注：当然也包括circRNA）能够通过miRNA应答元件（MRE）竞争结合相同的miRNA，以达到调节彼此表达水平（可看成是一种“对话”机制）。

ceRNA并不是一类新的RNA分子，而是一个庞大而精细的调控网络。这个调控网络的提出，又一次让大家认识到基因调控网络的复杂与迷人。

再来看图2，RNA X和Y就是一对ceRNA，他俩以miRNA和MRE为语言进行相互间的“交流”，调节彼此的表达水平。这个RNA X和Y，他们可以都是mRNA；也可以一个mRNA，一个lncRNA；也可以一个mRNA，一个circRNA；也可以是… …（随你组合）；当然也可能是RNA X，Y，Z甚至更多者的讨论，只是那样过于复杂，我们还是由简单到复杂，先把三者关系讨论清楚吧。

图3 ceRNA调控网络

参考文献

Leonardo S,et al.(2011)A ceRNA hypothesis: the Rosetta stone of a hidden RNA language?Cell. 2011 Aug 5; 146(3): 353–358.

下一期，小编和你聊聊ceRNA实验怎么做。

你对本期内容有什么疑问或建议呢？

欢迎留言给小编哦~

Patrick | 文案

和暖 | 编辑

图片来源自网络，侵删

欢迎转载，请注明出处：本文转载自联川生物公众号