ميكرو آر إن إيه

حمض الريبونوكلييك الدقيق ( microRNA ، miRNA ، µRNA ) عبارة عن جزيئات RNA صغيرة أحادية السلسلة غير مشفرة تحتوي على 21-23  نوكليوتيدًا . ^[1] توجد miRNAs في النباتات والحيوانات وحتى بعض الفيروسات، وتشارك في إسكات RNA والتنظيم بعد النسخ للتعبير الجيني . ^{[2] [3]} تتزاوج قواعد miRNAs مع تسلسلات تكميلية في جزيئات mRNA (mRNA)، ^[4] ثم تُسكت جزيئات mRNA المذكورة من خلال عملية واحدة أو أكثر من العمليات التالية: ^{[1] [5]}

• تقسيم شريط mRNA إلى قطعتين.
• زعزعة استقرار mRNA عن طريق تقصير ذيله المتعدد (A) .
• تقليل ترجمة mRNA إلى بروتينات.

في خلايا البشر والحيوانات الأخرى، تعمل miRNAs بشكل أساسي على زعزعة استقرار mRNA. ^{[6] [7]}

تشبه miRNAs الحمض النووي الريبي الصغير المتداخل (siRNAs) لمسار تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) ، باستثناء أن miRNAs مشتقة من مناطق من نُسخ الحمض النووي الريبي التي تنطوي على نفسها لتكوين دبابيس شعر قصيرة، في حين أن siRNAs مشتقة من مناطق أطول من الحمض النووي الريبي مزدوج السلسلة . ^[2] قد يشفر الجينوم البشري أكثر من 1900 miRNA، [ 8 ^{] [9]} ومع ذلك، فإن حوالي 500 miRNA بشري فقط تمثل miRNA حقيقيًا في قاعدة بيانات الجينات miRNA المُدارة يدويًا MirGeneDB . ^[10]

توجد miRNAs بوفرة في العديد من أنواع الخلايا الثديية. ^{[11] [12]} ويبدو أنها تستهدف حوالي 60٪ من جينات البشر والثدييات الأخرى. ^{[13] [14]} العديد من miRNAs محفوظة تطوريًا، مما يعني أنها لها وظائف بيولوجية مهمة. ^{[15] [1]} على سبيل المثال، تم الحفاظ على 90 عائلة من miRNAs منذ السلف المشترك للثدييات والأسماك على الأقل، ومعظم هذه miRNAs المحفوظة لها وظائف مهمة، كما هو موضح من خلال الدراسات التي تم فيها حذف جينات لعضو واحد أو أكثر من عائلة في الفئران. ^[1]

في عام 2024، حصل العالمان الأمريكيان فيكتور أمبروس وجاري روفكون على جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب لعملهما على اكتشاف miRNA ودوره في تنظيم الجينات بعد النسخ. ^{[16] [17] [18]}

تم اكتشاف أول miRNA في أوائل التسعينيات. ^[19] ومع ذلك، لم يتم التعرف عليها كفئة مميزة من المنظمات البيولوجية حتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ^{[20] [21] [22] [23] [24]} كشفت الأبحاث عن مجموعات مختلفة من miRNAs المعبر عنها في أنواع مختلفة من الخلايا والأنسجة ^{[12] [25]} وأدوار متعددة لـ miRNAs في نمو النبات والحيوان وفي العديد من العمليات البيولوجية الأخرى. ^{[26] [27] [28] [29] [30] [31] [32]} يرتبط التعبير الشاذ عن miRNA بحالات المرض. العلاجات القائمة على miRNA قيد التحقيق. ^{[33] [34] [35] [36]}

تم اكتشاف أول miRNA في عام 1993 من قبل مجموعة بقيادة فيكتور أمبروس وتضمنت لي وفينباوم. ومع ذلك، فإن التبصر الإضافي في طريقة عمله يتطلب عملًا منشورًا في وقت واحد من قبل فريق جاري روفكون ، بما في ذلك وايتمان وها. ^{[19] [37]} نشرت هذه المجموعات أوراقًا متتالية عن جين lin-4 ، والذي كان معروفًا أنه يتحكم في توقيت نمو يرقات C. elegans عن طريق قمع جين lin-14 . عندما عزل لي وآخرون miRNA lin-4 ، وجدوا أنه بدلاً من إنتاج mRNA مشفر لبروتين، فإنه ينتج RNA قصيرة غير مشفرة ، كان أحدها RNA ~22 نوكليوتيد يحتوي على تسلسلات مكملة جزئيًا لتسلسلات متعددة في 3' UTR من mRNA lin-14 . ^[19] تم اقتراح هذا التكامل لمنع ترجمة mRNA lin-14 إلى بروتين LIN-14. في ذلك الوقت، كان يُعتقد أن الحمض النووي الريبوزي الصغير lin-4 هو عبارة عن سمة خاصة بالديدان الخيطية .

في عام 2000، تم وصف نوع ثانٍ من الحمض النووي الريبوزي الصغير: الحمض النووي الريبوزي let-7 ، الذي يقمع جين lin-41 لتعزيز انتقال لاحق في مرحلة النمو في الديدان الخيطية . ^[20] وقد وجد أن الحمض النووي الريبوزي let-7 محفوظ في العديد من الأنواع، مما أدى إلى اقتراح أن الحمض النووي الريبوزي let-7 و"الحمض النووي الريبوزي الزمني الصغير" الإضافي قد ينظم توقيت النمو في الحيوانات المتنوعة، بما في ذلك البشر. ^[21]

بعد مرور عام، وجد أن الحمض النووي الريبوزي lin-4 و let-7 يشكلان جزءًا من فئة كبيرة من الحمض النووي الريبوزي الصغير الموجود في خلايا الديدان الخيطية وذبابة الفاكهة والخلايا البشرية. ^{[22] [23] [24]} تشبه العديد من الحمض النووي الريبوزي من هذه الفئة الحمض النووي الريبوزي lin-4 و let-7 ، باستثناء أن أنماط التعبير الخاصة بها كانت غير متسقة عادةً مع دورها في تنظيم توقيت التطور. يشير هذا إلى أن معظمها قد تعمل في أنواع أخرى من المسارات التنظيمية. في هذه المرحلة، بدأ الباحثون في استخدام مصطلح "microRNA" للإشارة إلى هذه الفئة من الحمض النووي الريبوزي التنظيمي الصغير. ^{[22] [23] [24]}

كان أول مرض بشري مرتبط بخلل تنظيم miRNAs هو سرطان الدم الليمفاوي المزمن . في هذا الاضطراب، تلعب miRNAs دورًا مزدوجًا حيث تعمل كمضادات للورم ومسببات للأورام. ^[38]

وفقًا لنظام تسمية قياسي، يتم تعيين أسماء لـ miRNAs المؤكدة تجريبيًا قبل النشر. ^{[39] [40]} يتبع البادئة "miR" شرطة ورقم، وغالبًا ما يشير الأخير إلى ترتيب التسمية. على سبيل المثال، تم تسمية miR-124 ومن المحتمل اكتشافه قبل miR-456. يشير "miR-" بأحرف كبيرة إلى الشكل الناضج من miRNA، بينما يشير "mir-" غير الكبير إلى pre-miRNA و pri-miRNA. ^[41] يتم أيضًا تسمية الجينات التي تشفر miRNAs باستخدام نفس البادئة المكونة من ثلاثة أحرف وفقًا لاتفاقيات تسمية جينات الكائن الحي. على سبيل المثال، أسماء جينات miRNAs الرسمية في بعض الكائنات الحية هي " mir-1 في C. elegans و Drosophila، و Mir1 في Rattus norvegicus و MIR25 في الإنسان.

تتم إضافة حرف صغير إضافي إلى miRNAs ذات التسلسلات المتطابقة تقريبًا باستثناء نوكليوتيد واحد أو اثنين. على سبيل المثال، miR-124a وثيق الصلة بـ miR-124b. على سبيل المثال:

hsa-miR-181a :آكاوكاآجكوجوجوجوجآجو

hsa-miR-181b :آكاوكاوجو ...

يُشار إلى Pre-miRNAs وpri-miRNAs والجينات التي تؤدي إلى miRNAs ناضجة متطابقة بنسبة 100% ولكنها تقع في أماكن مختلفة في الجينوم بلاحقة شرطة إضافية. على سبيل المثال، تؤدي pre-miRNAs hsa-mir-194-1 وhsa-mir-194-2 إلى miRNA ناضج متطابق (hsa-miR-194) ولكنها من جينات تقع في مناطق مختلفة في الجينوم.

يتم تحديد الأنواع الأصلية ببادئة مكونة من ثلاثة أحرف، على سبيل المثال، hsa-miR-124 هو miRNA بشري ( Homo sapiens ) وoar-miR-124 هو miRNA خروف ( Ovis aries ). تشمل البادئات الشائعة الأخرى "v" للفيروسات (miRNA مشفر بواسطة جينوم فيروسي) و"d" لـ miRNA ذبابة الفاكهة (تدرس بشكل شائع في الأبحاث الجينية).

عندما ينشأ اثنان من microRNA الناضجين من ذراعين متقابلتين لنفس pre-miRNA ويوجدان بكميات متشابهة تقريبًا، يتم الإشارة إليهما بلاحقة -3p أو -5p. (في الماضي، تم إجراء هذا التمييز أيضًا باستخدام "s" ( معنى ) و "as" (معاكس)). ومع ذلك، فإن microRNA الناضج الموجود في أحد ذراعي دبوس الشعر يكون عادةً أكثر وفرة من الموجود في الذراع الأخرى، ^[2] وفي هذه الحالة، تشير علامة النجمة التي تلي الاسم إلى الأنواع الناضجة الموجودة بمستويات منخفضة من الذراع المعاكس لدبوس الشعر. على سبيل المثال، يشترك miR-124 وmiR-124* في دبوس شعر pre-miRNA، ولكن يوجد المزيد من miR-124 في الخلية.

عادةً ما يكون لدى miRNAs النباتية اقتران شبه مثالي مع أهداف mRNA الخاصة بها، مما يحفز قمع الجينات من خلال انقسام النسخ المستهدفة. ^{[26] [42]} وعلى النقيض من ذلك، تكون miRNAs الحيوانية قادرة على التعرف على mRNAs المستهدفة باستخدام ما لا يقل عن 6-8 نيوكليوتيدات (منطقة البذرة) في الطرف 5' من miRNA، ^{[13] [43] [44]} وهو ليس اقترانًا كافيًا لتحفيز انقسام mRNAs المستهدفة. ^[4] التنظيم التوافقي هو سمة من سمات تنظيم miRNA في الحيوانات. ^{[4] [45]} قد يكون لدى miRNA معين مئات من أهداف mRNA المختلفة، وقد يتم تنظيم هدف معين بواسطة miRNAs متعددة. ^{[14] [46]}

تختلف تقديرات العدد المتوسط ​​لـ mRNAs الرسول الفريدة التي تعد أهدافًا للقمع بواسطة miRNA النموذجي، اعتمادًا على طريقة التقدير، ^[47] ولكن تُظهر طرق متعددة أن miRNAs الثديية يمكن أن يكون لها العديد من الأهداف الفريدة. على سبيل المثال، يُظهر تحليل miRNAs المحفوظة للغاية في الفقاريات أن كل منها يحتوي في المتوسط ​​على ما يقرب من 400 هدف محفوظ. ^[14] وبالمثل، تُظهر التجارب أن نوعًا واحدًا من miRNA يمكن أن يقلل من استقرار مئات من mRNAs الرسول الفريدة. ^[48] تُظهر تجارب أخرى أن نوعًا واحدًا من miRNA قد يقمع إنتاج مئات البروتينات، ولكن هذا القمع غالبًا ما يكون خفيفًا نسبيًا (أقل بكثير من ضعفين). ^{[49] [50]}

قد توجد ما يصل إلى 40% من جينات miRNA في الإنترونات أو حتى الإكسونات الخاصة بجينات أخرى. ^[51] وعادةً ما توجد هذه الجينات، وإن لم يكن ذلك حصريًا، في اتجاه معنوي، ^{[52] [53]} وبالتالي يتم تنظيمها عادةً مع جينات مضيفها. ^{[51] [54] [55]}

لا يعد قالب الحمض النووي هو الكلمة الأخيرة في إنتاج miRNA الناضج: حيث تظهر 6% من miRNAs البشرية تعديل الحمض النووي الريبي ( IsomiRs )، وهو التعديل المحدد للموقع لتسلسلات الحمض النووي الريبي لإنتاج منتجات مختلفة عن تلك المشفرة بواسطة الحمض النووي الخاص بها. وهذا يزيد من تنوع ونطاق عمل miRNA بما يتجاوز ما هو متضمن في الجينوم وحده.

تُنسخ جينات miRNA عادةً بواسطة بوليميراز RNA II (Pol II). ^{[56] [57]} غالبًا ما يرتبط البوليميراز بمحفز موجود بالقرب من تسلسل الحمض النووي، مشفّرًا ما سيصبح حلقة دبوس الشعر لـ pre-miRNA. تُغطى النسخة الناتجة بنوكليوتيد معدّل بشكل خاص في الطرف 5'، ويتم تعدد الأدينيلات فيه باستخدام أدينوسينات متعددة (ذيل بولي (A))، ^{[56] [52]} وتوصيلها . تُنسخ miRNA الحيوانية في البداية كجزء من ذراع واحدة من حلقة جذعية RNA مكونة من حوالي 80 نوكليوتيدًا والتي تشكل بدورها جزءًا من مقدمة miRNA بطول عدة مئات من النوكليوتيدات تسمى pri-miRNA. [ ^{56] [52]} عندما يتم العثور على مقدمة حلقة جذعية في المنطقة غير المترجمة 3'، يمكن أن تعمل النسخة كـ pri-miRNA وmRNA. ^{[52] يقوم} بوليميراز الحمض النووي الريبي الثالث (Pol III) بنسخ بعض miRNAs، وخاصة تلك التي تحتوي على تسلسلات Alu السابقة ، وRNAs الناقلة (tRNAs)، ووحدات المحفز التكراري الواسع المتداخل للثدييات (MWIR). ^[58]

قد يحتوي جزيء جزيء أولي واحد من جزيء ميكرورنا على ما بين واحد إلى ستة مركبات ميكرورنا سابقة. وتتكون هذه الهياكل الحلقية من حوالي 70 نوكليوتيدًا لكل منها. ويحيط بكل جزيء تسلسلات ضرورية للمعالجة الفعّالة.

يتم التعرف على بنية الحمض النووي الريبوزي ثنائي السلسلة (dsRNA) للدبابيس الشعرية في الحمض النووي الريبوزي الأولي من خلال بروتين نووي يُعرف باسم المنطقة الحرجة 8 لمتلازمة دي جورج (DGCR8 أو "باشا" في اللافقاريات )، والذي سمي بهذا الاسم بسبب ارتباطه بمتلازمة دي جورج . يرتبط DGCR8 بالإنزيم Drosha ، وهو بروتين يقطع الحمض النووي الريبوزي، لتشكيل مجمع المعالج الدقيق . ^{[59] [60]} في هذا المجمع، يوجه DGCR8 مجال RNase III التحفيزي لـ Drosha لتحرير دبابيس الشعر من الحمض النووي الريبوزي الأولي من خلال شق الحمض النووي الريبوزي حوالي أحد عشر نوكليوتيدًا من قاعدة دبوس الشعر (يتحول أحد الحمض النووي الريبوزي ثنائي السلسلة الحلزوني إلى الجذع). ^{[61] [62]} المنتج الناتج له نتوء من نوكليوتيدتين عند نهايته 3'؛ وله مجموعات هيدروكسيل 3' وفوسفات 5'. غالبًا ما يُطلق عليه اسم pre-miRNA (precursor-miRNA). تم تحديد أنماط التسلسل التي تقع أسفل pre-miRNA والتي تعد مهمة للمعالجة الفعالة. ^{[63] [64] [65]}

تُعرف جزيئات الرنا الأولية التي يتم فصلها مباشرة من الإنترونات، متجاوزة مجمع المعالج الدقيق، باسم " الميرترونات ". ^[66] وقد تم العثور على الميرترونات في ذبابة الفاكهة ، والديدان الخيطية ، والثدييات. ^{[66] [67]}

يمكن تعديل ما يصل إلى 16% من pre-miRNAs من خلال تحرير الحمض النووي الريبي . ^{[68] [69] [70]} والأكثر شيوعًا، تعمل الإنزيمات المعروفة باسم أدينوزين ديميناز المؤثرة على الحمض النووي الريبي (ADARs) على تحفيز انتقالات الأدينوزين إلى الإينوزين (A إلى I). يمكن لتحرير الحمض النووي الريبي إيقاف المعالجة النووية (على سبيل المثال، pri-miR-142، مما يؤدي إلى التحلل بواسطة ريبونوكلياز Tudor-SN) وتغيير العمليات اللاحقة بما في ذلك معالجة miRNA السيتوبلازمية وخصوصية الهدف (على سبيل المثال، عن طريق تغيير منطقة بذرة miR-376 في الجهاز العصبي المركزي). ^[68]

يتم تصدير دبابيس الشعر قبل miRNA من النواة في عملية تتضمن ناقل النواة السيتوبلازمي Exportin-5 . يتعرف هذا البروتين، وهو عضو في عائلة الكاريوفيرين ، على نتوء ثنائي النوكليوتيدات يخلفه إنزيم RNase III Drosha عند الطرف 3' من دبوس الشعر قبل miRNA. يعتمد النقل بوساطة Exportin-5 إلى السيتوبلازم على الطاقة، باستخدام ثلاثي فوسفات الغوانوزين (GTP) المرتبط ببروتين Ran . ^[71]

في السيتوبلازم ، يتم شق دبوس الشعر قبل miRNA بواسطة إنزيم RNase III Dicer . ^[72] يتفاعل هذا الإندوريبونوكلياز مع نهايتي دبوس الشعر 5' و 3' ^[73] ويقطع الحلقة التي تربط بين الذراعين 3' و 5'، مما ينتج عنه ثنائي غير كامل miRNA:miRNA* يبلغ طوله حوالي 22 نوكليوتيدًا. ^[72] يؤثر طول دبوس الشعر الكلي وحجم الحلقة على كفاءة معالجة Dicer. تؤثر الطبيعة غير الكاملة لاقتران miRNA:miRNA* أيضًا على الانقسام. ^{[72] [74]} يمكن لبعض pre-miRNA الغنية بـ G أن تتبنى بنية G-quadruplex كبديل لبنية حلقة الجذع التقليدية. على سبيل المثال، يتبنى pre-miRNA البشري 92b بنية G-quadruplex المقاومة للانقسام بوساطة Dicer في السيتوبلازم . ^[75] على الرغم من أن أيًا من خيطي الدوبلكس قد يعمل كـ miRNA وظيفي، إلا أن خيطًا واحدًا فقط يتم دمجه عادةً في مجمع إسكات الحمض النووي الريبي (RISC) حيث يتفاعل miRNA وهدف mRNA الخاص به.

في حين أن غالبية miRNAs تقع داخل الخلية، فقد تم العثور على بعض miRNAs، المعروفة باسم miRNAs الدائرية أو miRNAs خارج الخلية، في بيئة خارج الخلية، بما في ذلك السوائل البيولوجية المختلفة ووسائط زراعة الخلايا. ^{[76] [77]}

تختلف عملية تكوين miRNA في النباتات عن عملية تكوين الحيوان بشكل رئيسي في خطوات المعالجة النووية والتصدير. فبدلاً من الانقسام بواسطة إنزيمين مختلفين، مرة داخل النواة ومرة ​​خارجها، يتم تنفيذ كلا الانقسامين في miRNA النباتية بواسطة نظير Dicer، يسمى Dicer-like1 (DL1). يتم التعبير عن DL1 فقط في نواة الخلايا النباتية، مما يشير إلى أن كلا التفاعلين يحدثان داخل النواة. قبل نقل ثنائيات miRNA النباتية:miRNA* خارج النواة، يتم ميثلة نتوءاتها 3' بواسطة بروتين ميثيل ترانسفيراز RNA يسمى Hua-Enhancer1 (HEN1). ثم يتم نقل الثنائي خارج النواة إلى السيتوبلازم بواسطة بروتين يسمى Hasty (HST)، وهو نظير Exportin 5، حيث يتم تفكيكهما ودمج miRNA الناضج في RISC. ^[78]

يُعد miRNA الناضج جزءًا من مجمع إسكات نشط مستحث بواسطة RNA (RISC) يحتوي على Dicer والعديد من البروتينات المرتبطة به. ^[79] يُعرف RISC أيضًا باسم مجمع ريبونوكليوبروتين microRNA (miRNP)؛ ^[80] يُشار أحيانًا إلى RISC مع miRNA المدمج باسم "miRISC".

يُعتقد أن معالجة دايسر للـ pre-miRNA مقترنة بفك اللف المزدوج. بشكل عام، يتم دمج خيط واحد فقط في miRISC، ويتم اختياره على أساس عدم استقراره الديناميكي الحراري وضعف اقتران القواعد في الطرف 5' بالنسبة للخيط الآخر. ^{[81] [82] [83]} قد يؤثر موضع حلقة الجذع أيضًا على اختيار الخيط. ^[84] يتم الإشارة إلى الخيط الآخر، المسمى بالخيط الراكب بسبب مستوياته المنخفضة في الحالة المستقرة، بعلامة النجمة (*) وعادة ما يتحلل. في بعض الحالات، يكون كلا خيطي الدوبلكس قابلين للحياة ويصبحان miRNA وظيفيًا يستهدف مجموعات mRNA مختلفة. ^[85]

إن أعضاء عائلة بروتينات الأرجونوت (Ago) تشكل عنصراً أساسياً في وظيفة RISC. إن الأرجونوتات ضرورية لإسكات miRNA المستحث وتحتوي على مجالين محفوظين لربط RNA: مجال PAZ الذي يمكنه ربط الطرف 3' أحادي السلسلة من miRNA الناضج ومجال PIWI الذي يشبه هيكلياً ريبونوكلياز-H ويعمل على التفاعل مع الطرف 5' من الشريط الموجه. وهي تربط miRNA الناضج وتوجهه للتفاعل مع mRNA المستهدف. بعض الأرجونوتات، على سبيل المثال Ago2 البشري، تشق نُسخ الهدف مباشرة؛ وقد تجند الأرجونوتات أيضاً بروتينات إضافية لتحقيق القمع الترجمي. ^[86] يشفر الجينوم البشري ثمانية بروتينات أرجونوتات مقسمة حسب تشابه التسلسل إلى عائلتين: AGO (مع أربعة أعضاء موجودة في جميع الخلايا الثديية وتسمى E1F2C/hAgo عند البشر)، وPIWI (توجد في الخلايا الجرثومية والخلايا الجذعية المكونة للدم). ^{[80] [86]}

تتضمن مكونات RISC الإضافية TRBP [بروتين ربط RNA للاستجابة للتنشيط عبر فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) (TAR)]، ^[87] PACT (منشط البروتين للكيناز البروتيني المحفز بالإنترفيرون )، ومجمع SMN، وبروتين التخلف العقلي الهش X (FMRP)، وبروتين يحتوي على مجال نوكلياز العنقوديات Tudor (Tudor-SN)، وهليكاز الحمض النووي المفترض MOV10 ، وبروتين TNRC6B المحتوي على نمط التعرف على الحمض النووي الريبي . ^{[71] [88] [89]}

قد يحدث إسكات الجينات إما عن طريق تدهور mRNA أو منع ترجمة mRNA. على سبيل المثال، يحتوي miR16 على تسلسل مكمل للعنصر الغني بـ AU ^[90] الموجود في 3'UTR للعديد من mRNAs غير المستقرة، مثل TNF alpha أو GM-CSF . ^[91] وقد ثبت أنه نظرًا للتكامل الكامل بين miRNA وتسلسل mRNA المستهدف، يمكن لـ Ago2 أن يشق mRNA ويؤدي إلى تدهور mRNA المباشر. في غياب التكامل، يتم تحقيق الإسكات عن طريق منع الترجمة. ^[48] يمكن أن تستند علاقة miRNA وmRNA المستهدف إلى التنظيم السلبي البسيط لـ mRNA المستهدف، ولكن يبدو أن السيناريو الشائع هو استخدام " حلقة تغذية أمامية متماسكة " و"حلقة تغذية مرتدة سلبية متبادلة" (يُطلق عليها أيضًا حلقة سلبية مزدوجة) و"حلقة تغذية مرتدة إيجابية/تغذية أمامية". تعمل بعض miRNAs كمخازن للتغيرات العشوائية في التعبير الجيني الناشئة بسبب الأحداث العشوائية في النسخ والترجمة واستقرار البروتين. يتم تحقيق هذا التنظيم عادة من خلال حلقات التغذية الراجعة السلبية أو حلقة التغذية الأمامية غير المتماسكة التي تفصل بين مخرجات البروتين ونسخ mRNA.

إن دوران الرنا الميكروي الناضج ضروري للتغيرات السريعة في أنماط التعبير عن الرنا الميكروي. أثناء نضوج الرنا الميكروي في السيتوبلازم، يُعتقد أن الامتصاص بواسطة بروتين أرجوناوت يعمل على تثبيت الشريط الموجه، بينما يتم تدمير الشريط المقابل (* أو "الراكب") بشكل تفضيلي. في ما يسمى باستراتيجية "استخدمه أو اخسره"، قد يحتفظ بروتين أرجوناوت بشكل تفضيلي بالرنا الميكروي مع العديد من الأهداف على الرنا الميكروي مع عدد قليل من الأهداف أو بدونها، مما يؤدي إلى تدهور الجزيئات غير المستهدفة. ^[92]

يتم التوسط في تحلل miRNAs الناضجة في Caenorhabditis elegans بواسطة exoribonuclease XRN2 من 5' إلى 3' ، والمعروف أيضًا باسم Rat1p. ^[93] في النباتات، تقوم أعضاء عائلة SDN (نوكلياز تحلل الحمض النووي الريبي الصغير) بتحلل miRNAs في الاتجاه المعاكس (من 3' إلى 5'). يتم ترميز إنزيمات مماثلة في الجينومات الحيوانية، ولكن لم يتم وصف أدوارها. ^[92]

تؤثر العديد من تعديلات miRNA على استقرار miRNA. وكما أشارت الأبحاث في الكائن النموذجي Arabidopsis thaliana (ثالي كريس)، يبدو أن miRNAs النباتية الناضجة يتم تثبيتها بإضافة مجموعات الميثيل في النهاية 3'. تمنع مجموعات الميثيل المقترنة بـ 2'-O إضافة بقايا اليوراسيل (U) بواسطة إنزيمات يورديل ترانسفيراز ، وهو تعديل قد يرتبط بتحلل miRNA. ومع ذلك، قد تحمي عملية اليورديل أيضًا بعض miRNAs؛ ولا تزال عواقب هذا التعديل غير مفهومة تمامًا. تم الإبلاغ عن عملية اليورديل لبعض miRNAs الحيوانية. يمكن تغيير كل من miRNAs النباتية والحيوانية بإضافة بقايا الأدينين (A) إلى النهاية 3' من miRNA. تعمل إضافة A إضافية إلى نهاية miR-122 الثديية ، وهي miRNA غنية بالكبد مهمة في التهاب الكبد الوبائي سي ، على تثبيت الجزيء وتكون miRNAs النباتية التي تنتهي ببقايا الأدينين ذات معدلات تحلل أبطأ. ^[92]

يبدو أن وظيفة miRNAs تكمن في تنظيم الجينات. ولهذا الغرض، يكون miRNA مكملًا لجزء من واحد أو أكثر من الرنا الرسول (mRNAs). عادةً ما تكون miRNAs الحيوانية مكملة لموقع في المنطقة غير المترجمة 3' بينما تكون miRNAs النباتية مكملة عادةً لمناطق الترميز في mRNAs. ^[95] يعزز الاقتران القاعدي المثالي أو شبه المثالي مع الرنا المستهدف انقسام الرنا. ^[96] هذا هو الوضع الأساسي للميكروRNAs النباتية. ^[97] في الحيوانات، تكون المطابقات غير كاملة.

لكي تتعرف microRNAs التكميلية جزئيًا على أهدافها، يجب أن تكون النيوكليوتيدات 2-7 من miRNA (منطقة البذرة الخاصة بها ^{[13] [43] ) متكاملة تمامًا. [98]} تمنع miRNAs الحيوانية ترجمة البروتين لـ mRNA المستهدف ^[99] (هذا موجود ولكنه أقل شيوعًا في النباتات). ^[97] يمكن أن تعمل microRNAs التكميلية جزئيًا أيضًا على تسريع إزالة الأدينيل ، مما يتسبب في تدهور mRNAs بشكل أسرع. ^[100] في حين تم توثيق تدهور mRNA المستهدف بواسطة miRNA جيدًا، فإن ما إذا كان القمع الترجمي يتم من خلال تدهور mRNA أو تثبيط الترجمة أو مزيج من الاثنين هو أمر مثير للجدال. تُظهر الأعمال الأخيرة على miR-430 في سمك الزرد، وكذلك على bantam-miRNA و miR-9 في خلايا ذبابة الفاكهة المزروعة ، أن القمع الترجمي ناتج عن تعطيل بدء الترجمة ، بغض النظر عن إزالة الأدينيل من mRNA. ^{[101] [102]}

تتسبب miRNAs أحيانًا أيضًا في تعديل الهستون وميثلة الحمض النووي لمواقع المحفز ، مما يؤثر على التعبير عن الجينات المستهدفة. ^{[103] [104]}

تم وصف وتجميع تسع آليات لعمل miRNA في نموذج رياضي موحد: ^[94]

• تثبيط بدء Cap-40S؛
• تثبيط انضمام الوحدة الريبوسومية 60S؛
• تثبيط الاستطالة؛
• إسقاط الريبوسوم (الإنهاء المبكر)؛
• تحلل البروتين الناشئ المشارك في الترجمة؛
• الحجز في أجسام P ؛
• تحلل mRNA (عدم الاستقرار)؛
• انقسام mRNA؛
• التثبيط النسخي من خلال إعادة تنظيم الكروماتين بوساطة microRNA متبوعًا بإسكات الجينات.

غالبًا ما يكون من المستحيل التمييز بين هذه الآليات باستخدام البيانات التجريبية حول معدلات التفاعل الثابتة. ومع ذلك، فهي متباينة في الديناميكيات ولها توقيعات حركية مختلفة . ^[94]

على عكس microRNAs النباتية، تستهدف microRNAs الحيوانية جينات متنوعة. ^[43] ومع ذلك، فإن الجينات المشاركة في وظائف مشتركة بين جميع الخلايا، مثل التعبير الجيني، لديها مواقع استهداف microRNA أقل نسبيًا ويبدو أنها تخضع للاختيار لتجنب الاستهداف بواسطة microRNAs. ^[105] هناك ارتباط قوي بين تنظيمات جين ITPR وmir-92 وmir-19. ^[106]

يمكن لـ dsRNA أيضًا تنشيط التعبير الجيني ، وهي الآلية التي أطلق عليها "تنشيط الجينات المستحث بواسطة RNA الصغير" أو RNAa . يمكن لـ dsRNAs التي تستهدف محفزات الجينات أن تحفز التنشيط النسخي القوي للجينات المرتبطة. وقد تم إثبات ذلك في الخلايا البشرية باستخدام dsRNAs الاصطناعية التي يطلق عليها RNAs المنشط الصغير (saRNAs)، ^[107] ولكن تم إثبات ذلك أيضًا بالنسبة لـ microRNA الداخلي. ^[108]

يُعتقد أن التفاعلات بين microRNAs والتسلسلات التكميلية على الجينات وحتى الجينات الزائفة التي تشترك في تشابه التسلسلات هي قناة خلفية للاتصال تنظم مستويات التعبير بين الجينات المتماثلة (الجينات التي لها بنية مماثلة تشير إلى التباعد عن جين أسلاف مشترك). ونظرًا لاسم "الرنا الذاتية المتنافسة" ( ceRNAs )، ترتبط هذه الرنا الدقيقة بـ "عناصر استجابة microRNA" على الجينات والجينات الزائفة وقد توفر تفسيرًا آخر لاستمرار الحمض النووي غير المشفر . ^[109]

تم العثور على miRNAs أيضًا على أنها miRNAs متداولة خارج الخلية . ^[110] يتم إطلاق miRNAs المتداولة في سوائل الجسم بما في ذلك الدم والسائل الدماغي الشوكي ولديها القدرة على أن تكون متاحة كعلامات حيوية في عدد من الأمراض. ^{[110] [111]} تظهر بعض الأبحاث أن حمولة mRNA من الإكسوسومات قد يكون لها دور في الزرع، ويمكنها أن تدمر الالتصاق بين المشيمة وبطانة الرحم أو تدعم الالتصاق عن طريق تنظيم التعبير عن الجينات المشاركة في الالتصاق / الغزو. ^[112]

علاوة على ذلك، يبدو أن miRNA مثل miR-183/96/182 يلعب دورًا رئيسيًا في الإيقاع اليومي . ^[113]

تم الحفاظ على miRNAs بشكل جيد في كل من النباتات والحيوانات، ويُعتقد أنها مكون حيوي وقديم من الناحية التطورية لتنظيم الجينات. ^{[114] [115] [116] [117] [118]} في حين أن المكونات الأساسية لمسار microRNA محفوظة بين النباتات والحيوانات ، يبدو أن ذخيرة miRNA في المملكتين قد ظهرت بشكل مستقل مع طرق عمل أساسية مختلفة. ^{[119] [120} ]

تُعَد microRNAs علامات مفيدة للتطور بسبب معدل تطورها المنخفض على ما يبدو. ^[121] نشأت microRNAs كآلية تنظيمية تطورت من آلية RNAi السابقة التي كانت تستخدم في البداية كدفاع ضد المواد الوراثية الخارجية مثل الفيروسات. ^[122] ربما سمح أصلها بتطور الابتكار المورفولوجي، ومن خلال جعل التعبير الجيني أكثر تحديدًا و"قابلية للضبط الدقيق"، سمح بتكوين أعضاء معقدة ^[123] وربما، في النهاية، حياة معقدة. ^[118] ترتبط الانفجارات السريعة للابتكار المورفولوجي عمومًا بمعدل مرتفع من تراكم microRNA. ^{[121] [123]}

يتم إنشاء microRNAs الجديدة بطرق متعددة. يمكن أن تنشأ microRNAs الجديدة من التكوين العشوائي لدبابيس الشعر في أقسام "غير مشفرة" من الحمض النووي (أي الإنترونات أو مناطق بين الجينات)، ولكن أيضًا عن طريق مضاعفة وتعديل microRNAs الموجودة. ^[124] يمكن أن تتكون microRNAs أيضًا من تكرارات معكوسة لتسلسلات ترميز البروتين، مما يسمح بإنشاء بنية دبوس الشعر القابلة للطي. ^[125] معدل التطور (أي استبدال النوكليوتيدات) في microRNAs التي نشأت مؤخرًا مماثل لذلك في أماكن أخرى في الحمض النووي غير المشفر، مما يعني التطور عن طريق الانجراف المحايد؛ ومع ذلك، فإن microRNAs الأقدم لديها معدل تغيير أقل بكثير (غالبًا أقل من استبدال واحد لكل مائة مليون سنة)، ^[118] مما يشير إلى أنه بمجرد اكتساب microRNA لوظيفة، فإنه يخضع للاختيار التنقي. ^[124] تواجه المناطق الفردية داخل جين miRNA ضغوطًا تطورية مختلفة، حيث تتمتع المناطق الحيوية للمعالجة والوظيفة بمستويات أعلى من الحفظ. ^[126] في هذه المرحلة، نادرًا ما يُفقد microRNA من جينوم الحيوان، ^[118] على الرغم من فقدان microRNAs الأحدث (وبالتالي من المفترض أنها غير وظيفية) بشكل متكرر. ^[124] في نبات أرابيدوبسيس ثاليانا ، تم التنبؤ بأن التدفق الصافي لجينات microRNA يتراوح بين 1.2 و3.3 جينًا لكل مليون سنة. ^[127] وهذا يجعلها علامة تطورية قيمة، ويُنظر إليها كحل محتمل لمشاكل تطورية بارزة مثل علاقات المفصليات . ^[128] من ناحية أخرى، في حالات متعددة، ترتبط microRNAs بشكل سيئ بالتطور، ومن الممكن أن يعكس توافقها التطوري إلى حد كبير عينة محدودة من microRNAs. ^[129]

تظهر microRNAs في جينومات معظم الكائنات حقيقية النواة، من الطحالب البنية ^[130] إلى الحيوانات. ومع ذلك، فإن الاختلاف في كيفية عمل هذه microRNAs وطريقة معالجتها يشير إلى أن microRNAs نشأت بشكل مستقل في النباتات والحيوانات. ^[131]

بالتركيز على الحيوانات، يبدو أن جينوم Mnemiopsis leidyi ^[132] يفتقر إلى microRNAs التي يمكن التعرف عليها، بالإضافة إلى البروتينات النووية Drosha و Pasha ، والتي تعد بالغة الأهمية للتكوين الحيوي microRNA التقليدي. إنه الحيوان الوحيد الذي تم الإبلاغ عنه حتى الآن بأنه يفتقر إلى Drosha. تلعب microRNAs دورًا حيويًا في تنظيم التعبير الجيني في جميع الحيوانات غير المشطية التي تم التحقيق فيها حتى الآن باستثناء Trichoplax adhaerens ، أول عضو معروف في شعبة Placozoa . ^[133]

في جميع الأنواع، تم التعرف على أكثر من 5000 microRNA مختلفة بحلول مارس 2010. ^[134] وفي حين توجد تسلسلات RNA قصيرة (50 - مئات من أزواج القواعد) ذات وظيفة قابلة للمقارنة على نطاق واسع في البكتيريا، فإن البكتيريا تفتقر إلى microRNAs الحقيقية. ^[135]

بينما ركز الباحثون على التعبير عن miRNA في العمليات الفسيولوجية والمرضية، ظهرت متغيرات تقنية مختلفة تتعلق بعزل microRNA. وقد تم التشكيك في استقرار عينات miRNA المخزنة. ^[77] تتحلل microRNAs بسهولة أكبر بكثير من mRNAs، ويرجع ذلك جزئيًا إلى طولها، ولكن أيضًا بسبب RNases الموجودة في كل مكان . هذا يجعل من الضروري تبريد العينات على الجليد واستخدام معدات خالية من RNase . ^[136]

يمكن قياس تعبير microRNA في عملية تفاعل البوليميراز المتسلسل المكونة من خطوتين من تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي المعدل متبوعًا بتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي . تحقق الاختلافات في هذه الطريقة تقديرًا مطلقًا أو نسبيًا. ^[137] يمكن أيضًا تهجين miRNAs إلى مصفوفات دقيقة أو شرائح أو رقائق بمجسات لمئات أو آلاف أهداف miRNA، بحيث يمكن تحديد المستويات النسبية لـ miRNAs في عينات مختلفة. ^[138] يمكن اكتشاف microRNAs وتحديد ملفها التعريفي من خلال طرق التسلسل عالية الإنتاجية ( تسلسل microRNA ). ^[139] يمكن تثبيط نشاط miRNA تجريبيًا باستخدام أوليجو حمض نووي مقفل (LNA) أو أوليجو مورفولينو ^{[140] [141]} أو أوليجو 2'-O-methyl RNA. ^[142] يمكن إسكات miRNA معين بواسطة أنتاغومير مكمل . يمكن تثبيط نضوج microRNA في عدة نقاط بواسطة أوليجوس حجب الفراغات. ^{[143] [144]} يمكن أيضًا حجب موقع هدف miRNA لنسخة mRNA بواسطة أوليجوس حجب الفراغات. ^[145] للكشف "في الموقع" عن miRNA، يمكن استخدام مجسات LNA ^[146] أو Morpholino ^[147] . يؤدي التكوين المقفل لـ LNA إلى تحسين خصائص التهجين وزيادة الحساسية والانتقائية، مما يجعله مثاليًا للكشف عن miRNA القصير. ^[148]

إن تحديد كمية miRNAs عالية الإنتاجية معرض للخطأ، وذلك بسبب التباين الأكبر (مقارنةً بـ mRNAs ) الذي يأتي مع مشاكل منهجية. لذلك غالبًا ما يتم تحليل التعبير عن mRNA للتحقق من تأثيرات miRNA في مستوياتها (على سبيل المثال في ^[149] ). يمكن استخدام قواعد البيانات لإقران بيانات mRNA و miRNA التي تتنبأ بأهداف miRNA بناءً على تسلسل قاعدتها. ^{[150] [151]} وبينما يتم ذلك عادةً بعد اكتشاف miRNAs ذات الأهمية (على سبيل المثال بسبب مستويات التعبير العالية)، فقد تم اقتراح أفكار لأدوات التحليل التي تدمج معلومات التعبير عن mRNA و miRNA. ^{[152] [153]}

وكما أن miRNA تشارك في الأداء الطبيعي للخلايا حقيقية النواة، فإن اختلال تنظيم miRNA يرتبط أيضًا بالمرض. توثق قاعدة بيانات miR2Disease، التي تم تنظيمها يدويًا والمتاحة للجمهور، العلاقات المعروفة بين اختلال تنظيم miRNA والمرض البشري. ^[154]

يؤدي حدوث طفرة في منطقة البذور في miR-96 إلى فقدان السمع التدريجي الوراثي. ^[155]

يؤدي حدوث طفرة في منطقة البذور في miR-184 إلى حدوث القرنية المخروطية الوراثية مع إعتام عدسة العين القطبية الأمامية. ^[156]

يؤدي حذف مجموعة miR-17~92 إلى حدوث عيوب في الهيكل العظمي والنمو. ^[157]

كان أول مرض بشري معروف مرتبطًا بخلل تنظيم miRNA هو سرطان الدم الليمفاوي المزمن . ^[158] ترتبط العديد من miRNAs الأخرى أيضًا بالسرطان وبالتالي يشار إليها أحيانًا باسم " oncomirs ". ^[159] في الخلايا البائية الخبيثة، تشارك miRNAs في مسارات أساسية لتطور الخلايا البائية مثل إشارات مستقبلات الخلايا البائية (BCR)، وهجرة الخلايا البائية/التصاقها، والتفاعلات بين الخلايا في المنافذ المناعية وإنتاج وتبديل فئات الغلوبولينات المناعية. تؤثر miRNAs على نضوج الخلايا البائية، وتكوين الخلايا البائية قبل الهامشية، والجريبية، وB1، والبلازما، والذاكرة. ^[160]

هناك دور آخر لـ miRNA في السرطانات وهو استخدام مستوى التعبير الخاص بها للتشخيص. في عينات سرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة ، قد تعمل مستويات miR-324 a المنخفضة كمؤشر على ضعف البقاء على قيد الحياة. ^[161] قد ترتبط مستويات miR-185 العالية أو miR-133b المنخفضة بالنقائل وضعف البقاء على قيد الحياة في سرطان القولون والمستقيم . ^[162]

علاوة على ذلك، قد ترتبط miRNAs محددة بأنواع فرعية نسيجية معينة من سرطان القولون والمستقيم. على سبيل المثال، ثبت أن مستويات التعبير عن miR-205 وmiR-373 تزداد في سرطانات القولون والمستقيم المخاطية وسرطانات القولون المرتبطة بالتهاب القولون التقرحي المنتج للمخاط، ولكن ليس في سرطان الغدة القولونية المتفرق الذي يفتقر إلى المكونات المخاطية. ^[163] اقترحت الدراسات المختبرية أن miR-205 وmiR-373 قد يحفزان وظيفيًا سمات مختلفة للتقدم الورمي المرتبط بالمخاط في الخلايا الظهارية المعوية. ^[163]

قد ينشأ تكاثر خلايا سرطان الخلايا الكبدية من تفاعل miR-21 مع MAP2K3، وهو جين قمعي للورم. ^[164] يتضمن العلاج الأمثل للسرطان تحديد المرضى بدقة للعلاج المصنف حسب المخاطر. قد يستفيد أولئك الذين لديهم استجابة سريعة للعلاج الأولي من أنظمة العلاج المختصرة، مما يُظهر قيمة مقاييس الاستجابة الدقيقة للمرض. تتمتع miRNAs الدائرية الخالية من الخلايا (cimiRNAs) بثبات كبير في الدم، ويتم التعبير عنها بشكل مفرط في السرطان ويمكن قياسها داخل المختبر التشخيصي. في ليمفوما هودجكين الكلاسيكية ، تعد miR-21 وmiR-494 وmiR-1973 في البلازما مؤشرات حيوية واعدة للاستجابة للمرض. ^[165] تتمتع miRNAs الدائرية بإمكانية مساعدة اتخاذ القرار السريري والمساعدة في تفسير التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني جنبًا إلى جنب مع التصوير المقطعي المحوسب . يمكن إجراؤها في كل استشارة لتقييم استجابة المرض واكتشاف الانتكاس.

تتمتع microRNAs بإمكانية استخدامها كأدوات أو أهداف لعلاج أنواع مختلفة من السرطان. ^[166] وقد وجد أن microRNA المحدد، miR-506، يعمل كمضاد للورم في العديد من الدراسات. وقد وجد أن عددًا كبيرًا من عينات سرطان عنق الرحم قد قلل من التعبير عن miR-506. بالإضافة إلى ذلك، يعمل miR-506 على تعزيز موت الخلايا المبرمج لخلايا سرطان عنق الرحم، من خلال عامل النسخ المباشر لمسار القنفذ، Gli3. ^{[167] [168]}

يمكن للعديد من miRNAs استهداف جينات دورة الخلية وتثبيطها بشكل مباشر للتحكم في تكاثر الخلايا . تتمثل إحدى الاستراتيجيات الجديدة لعلاج الورم في تثبيط تكاثر الخلايا السرطانية عن طريق إصلاح مسار miRNA المعيب في الأورام. ^[169] يحدث السرطان بسبب تراكم الطفرات الناتجة عن تلف الحمض النووي أو الأخطاء غير المصححة في تكرار الحمض النووي . ^[170] تتسبب العيوب في إصلاح الحمض النووي في تراكم الطفرات، مما قد يؤدي إلى الإصابة بالسرطان. ^[171] يتم تنظيم العديد من الجينات المشاركة في إصلاح الحمض النووي بواسطة microRNAs. ^[172]

تسبب الطفرات الجرثومية في جينات إصلاح الحمض النووي 2-5% فقط من حالات سرطان القولون . ^[173] ومع ذلك، فإن التعبير المتغير عن microRNAs، مما يسبب نقص إصلاح الحمض النووي، يرتبط غالبًا بالسرطان وقد يكون عاملًا سببيًا مهمًا . من بين 68 حالة سرطان قولون متفرقة مع انخفاض التعبير عن بروتين إصلاح عدم تطابق الحمض النووي MLH1 ، وجد أن معظمها ناقص بسبب الميثيل الجيني لجزيرة CpG في جين MLH1 . ^[174] ومع ذلك، يبدو أن ما يصل إلى 15% من حالات نقص MLH1 في سرطانات القولون المتفرقة ترجع إلى الإفراط في التعبير عن microRNA miR-155، والذي يقمع التعبير عن MLH1. ^[175]

في 29-66% ^{[176] [177]} من أورام الدماغ ، يكون إصلاح الحمض النووي ناقصًا بسبب الميثيل الجيني لجين MGMT ، مما يقلل من التعبير البروتيني عن MGMT. ومع ذلك، في 28% من أورام الدماغ، يكون بروتين MGMT ناقصًا، لكن مُحفز MGMT غير مُيثيل. ^[176] في أورام الدماغ التي لا تحتوي على مُحفزات MGMT مُيثيلية، يرتبط مستوى microRNA miR-181d عكسيًا بالتعبير البروتيني عن MGMT والهدف المباشر لـ miR-181d هو mRNA 3'UTR لـ MGMT ( المنطقة غير المترجمة الثلاثة الأساسية لـ mRNA MGMT). ^[176] وبالتالي، في 28% من أورام الدماغ، قد يكون زيادة التعبير عن miR-181d وانخفاض التعبير عن إنزيم إصلاح الحمض النووي MGMT عاملًا سببيًا.

ترتبط بروتينات HMGA (HMGA1a وHMGA1b وHMGA2) بالسرطان، ويتم تنظيم التعبير عن هذه البروتينات بواسطة microRNAs. يكاد يكون التعبير عن HMGA غير قابل للكشف في الأنسجة البالغة المتمايزة، ولكنه مرتفع في العديد من أنواع السرطان. بروتينات HMGA هي بولي ببتيدات من بقايا حوالي 100 حمض أميني تتميز بتنظيم تسلسلي معياري. تحتوي هذه البروتينات على ثلاث مناطق مشحونة إيجابيا للغاية، تسمى خطافات AT ، والتي تربط الأخدود الصغير لامتدادات الحمض النووي الغنية بـ AT في مناطق معينة من الحمض النووي. تظهر الأورام البشرية، بما في ذلك سرطان الغدة الدرقية والبروستات وعنق الرحم والقولون والمستقيم والبنكرياس والمبيض، زيادة كبيرة في بروتينات HMGA1a وHMGA1b. ^[178] تصاب الفئران المعدلة وراثيًا مع HMGA1 المستهدفة للخلايا الليمفاوية بسرطان الغدد الليمفاوية العدواني، مما يدل على أن التعبير العالي عن HMGA1 مرتبط بالسرطان وأن HMGA1 يمكن أن يعمل كجين مسرطن. ^[179] يستهدف بروتين HMGA2 بشكل خاص مُحفز ERCC1 ، وبالتالي يقلل من التعبير عن جين إصلاح الحمض النووي هذا. ^[180] كان التعبير عن بروتين ERCC1 ناقصًا في 100% من سرطانات القولون الـ 47 التي تم تقييمها (على الرغم من عدم معرفة مدى تورط HGMA2). ^[181]

يمكن أن تؤدي تعددات أشكال النوكليوتيدات الفردية (SNPs) إلى تغيير ارتباط miRNAs على 3'UTRs على سبيل المثال حالة hsa-mir181a وhsa-mir181b على جين مثبط الورم CDON. ^[182]

تم تناول الدور العالمي لوظيفة miRNA في القلب من خلال تثبيط نضوج miRNA بشكل مشروط في قلب الفأر . وقد كشف هذا أن miRNA تلعب دورًا أساسيًا أثناء نموه. ^{[183] ​​[184]} تُظهر دراسات ملف تعريف تعبير miRNA أن مستويات التعبير عن miRNAs المحددة تتغير في قلوب البشر المريضة، مما يشير إلى تورطها في اعتلالات عضلة القلب . ^{[185] [186] [187]} وعلاوة على ذلك، حددت الدراسات التي أجريت على الحيوانات على miRNAs المحددة أدوارًا مميزة لـ miRNAs أثناء نمو القلب وفي ظل الظروف المرضية، بما في ذلك تنظيم العوامل الرئيسية المهمة لتكوين القلب واستجابة النمو الضخامي والتوصيل القلبي. ^{[184] [188] [189 ] [ 190] [191] [192]} يتمثل دور آخر لـ miRNA في أمراض القلب والأوعية الدموية في استخدام مستويات التعبير الخاصة بها للتشخيص أو التنبؤ أو تصنيف المخاطر. ^[193] كما تم ربط miRNAs في النماذج الحيوانية باستقلاب الكوليسترول وتنظيمه.

يُعد microRNA-712 الفأري مؤشرًا حيويًا محتملًا (أي متنبئًا) لتصلب الشرايين ، وهو مرض قلبي وعائي يصيب جدار الشرايين ويرتبط باحتباس الدهون والالتهاب. ^[194] يرتبط تدفق الدم غير الصفائحي أيضًا بتطور تصلب الشرايين حيث تستجيب العوامل الميكانيكية لخلايا بطانة الأوعية الدموية لقوة القص للتدفق المضطرب (تدفق d). ^[195] يتم تنظيم عدد من الجينات المؤيدة لتصلب الشرايين بما في ذلك ميتالوبروتيناز المصفوفة (MMPs) بشكل تصاعدي بواسطة تدفق d، ^[195] حيث تتوسط الإشارات المؤيدة للالتهابات وتكوين الأوعية الدموية. لوحظت هذه النتائج في الشرايين السباتية المربوطة للفئران لمحاكاة تأثيرات تدفق d. في غضون 24 ساعة، شكل miR-712 غير الناضج الموجود مسبقًا miR-712 ناضجًا مما يشير إلى أن miR-712 حساس للتدفق. ^[195] تزامنًا مع هذه النتائج، يتم أيضًا تنظيم miR-712 بشكل تصاعدي في الخلايا البطانية المعرضة لتدفق d الطبيعي في الانحناء الأكبر للقوس الأبهر. ^[195]

يتم إنشاء تسلسل ما قبل mRNA لـ miR-712 من جين الريبوسوم الفأري RN45s في منطقة الفاصل الداخلي المنقول 2 (ITS2). ^[195] XRN1 هو نوكلياز خارجي يحلل منطقة ITS2 أثناء معالجة RN45s. ^[195] وبالتالي فإن تقليل XRN1 في ظل ظروف التدفق d يؤدي إلى تراكم miR-712. ^[195]

يستهدف MiR-712 مثبطات الأنسجة للميتالوبروتيناز 3 (TIMP3). ^[195] تنظم TIMPs بشكل طبيعي نشاط ميتالوبروتيناز المصفوفة (MMPs) التي تتحلل المصفوفة خارج الخلية (ECM). تتكون ECM الشريانية بشكل أساسي من ألياف الكولاجين والإيلاستين ، مما يوفر الدعم البنيوي وخصائص الارتداد للشرايين. ^[196] تلعب هذه الألياف دورًا حاسمًا في تنظيم الالتهاب الوعائي ونفاذيته، وهو أمر مهم في تطور تصلب الشرايين. [ ^197] يتم التعبير عن TIMP3 بواسطة الخلايا البطانية، وهو TIMP الوحيد المرتبط بـ ECM. ^[196] يؤدي انخفاض التعبير عن TIMP3 إلى زيادة تحلل ECM في وجود d-flow. بما يتفق مع هذه النتائج، فإن تثبيط pre-miR712 يزيد من التعبير عن TIMP3 في الخلايا، حتى عند التعرض للتدفق المضطرب. ^[195]

كما يقلل TIMP3 من التعبير عن TNFα (منظم للالتهابات) أثناء التدفق المضطرب. ^[195]   تم قياس نشاط TNFα في التدفق المضطرب من خلال التعبير عن إنزيم تحويل TNFα (TACE) في الدم. انخفض TNFα إذا تم تثبيط miR-712 أو الإفراط في التعبير عن TIMP3، ^[195] مما يشير إلى أن miR-712 وTIMP3 ينظمان نشاط TACE في ظروف التدفق المضطرب.

يعمل Anti-miR-712 بشكل فعال على قمع التعبير عن miR-712 المستحث بواسطة d-flow ويزيد من التعبير عن TIMP3. ^[195] كما يعمل Anti-miR-712 على تثبيط فرط نفاذية الأوعية الدموية، وبالتالي يقلل بشكل كبير من تطور آفات تصلب الشرايين وتسلل الخلايا المناعية. ^[195]

تم العثور على المتماثل البشري لـ miR-712 على جين المتماثل RN45s، والذي يحتفظ بـ miRNAs مماثلة للفئران. ^[195] يشترك MiR-205 لدى البشر في تسلسلات مماثلة مع miR-712 لدى الفئران وهو محفوظ في معظم الفقاريات. ^[195] يشترك MiR-205 وmiR-712 أيضًا في أكثر من 50% من أهداف إشارات الخلايا، بما في ذلك TIMP3. ^[195]

عند اختباره، أدى تدفق d إلى تقليل التعبير عن XRN1 في البشر كما حدث في الخلايا البطانية للفئران، مما يشير إلى دور مشترك محتمل لـ XRN1 في البشر. ^[195]

أدى الحذف المستهدف لـ Dicer في الخلايا السلفية الكلوية المشتقة من FoxD1 في نموذج الفئران إلى ظهور نمط ظاهري معقد للكلى يشمل توسع أسلاف النيفرون ، وعدد أقل من خلايا الرينين ، وشرايين العضلات الملساء ، وفقدان المسانخ التدريجي وتمدد الأوعية الدموية الكبيبي. ^{[198] كشف} ملف تعريف النسخ الكامل عالي الإنتاجية لنموذج الفأر الذي أخرج الجين FoxD1-Dicer عن زيادة غير طبيعية في جين موت الخلايا المبرمج، Bcl2L11 (Bim) وخلل في مسار p53 مع زيادة في جينات المؤثر p53 بما في ذلك Bax و Trp53inp1 وJun و Cdkn1a و Mmp2 و Arid3a . ظلت مستويات بروتين p53 دون تغيير، مما يشير إلى أن miRNAs السدوية FoxD1 تقمع بشكل مباشر جينات المؤثر p53. باستخدام نهج تتبع النسب متبوعًا بفرز الخلايا المنشطة بالفلورسنت ، فإن تحديد ملف تعريف miRNA للخلايا المشتقة من FoxD1 لم يحدد فقط المشهد النسخي لـ miRNAs التي تعد ضرورية للتطور الوعائي بشكل شامل، بل حدد أيضًا miRNAs الرئيسية التي من المرجح أن تعدل النمط الظاهري الكلوي في غيابه. تتضمن هذه miRNAs miRs‐10a و18a و19b و24 و30c و92a و106a و130a و152 و181a و214 و222 و302a و370 و381 التي تنظم Bcl2L11 (Bim) وmiRs‐15b و18a و21 و30c و92a و106a و125b‐5p و145 و214 و222 و296‐5p و302a التي تنظم جينات المؤثر p53. وفقًا لنتائج تحديد الملف الشخصي، لوحظ موت الخلايا المبرمج خارج الرحم في المشتقات الخلوية لسلالة السلف المشتقة من FoxD1، مما يؤكد أهمية miRNAs في الخلايا الكلوية في التوازن الخلوي. ^[198]

تعتبر miRNAs ضرورية للتطور الصحي ووظيفة الجهاز العصبي . ^[199] أظهرت الدراسات السابقة أن miRNAs يمكنها تنظيم التمايز العصبي والنضج في مراحل مختلفة. ^[200] تلعب miRNAs أيضًا أدوارًا مهمة في التطور المشبكي ^[201] (مثل تكوين الشجيرات أو تكوين العمود الفقري) والمرونة المشبكية ^[202] (المساهمة في التعلم والذاكرة). أدى القضاء على تكوين miRNA في الفئران عن طريق إسكات Dicer تجريبيًا إلى نتائج مرضية، مثل انخفاض حجم الخلايا العصبية، والتشوهات الحركية (عند إسكاتها في الخلايا العصبية المخططية ^[203] )، والتنكس العصبي (عند إسكاتها في الخلايا العصبية في الدماغ الأمامي ^[204] ). تم العثور على تغيير في التعبير عن miRNA في الأمراض العصبية التنكسية (مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون ومرض هنتنغتون ^[205] ) بالإضافة إلى العديد من الاضطرابات النفسية (بما في ذلك الصرع ^[206] والفصام والاكتئاب الشديد والاضطراب ثنائي القطب واضطرابات القلق ^{[207] [208] [209]} ).

وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، فإن السكتة الدماغية هي أحد الأسباب الرئيسية للوفاة والإعاقة طويلة الأمد في أمريكا. 87٪ من الحالات هي سكتات دماغية إقفارية ، والتي تنتج عن انسداد في شريان الدماغ الذي يحمل الدم الغني بالأكسجين. يعني انسداد تدفق الدم أن الدماغ لا يستطيع تلقي العناصر الغذائية الضرورية، مثل الأكسجين والجلوكوز، وإزالة النفايات، مثل ثاني أكسيد الكربون. ^{[210] [211]} تلعب miRNAs دورًا في إسكات الجينات بعد الترجمة من خلال استهداف الجينات في التسبب في نقص تروية الدماغ، مثل المسار الالتهابي وتكوين الأوعية الدموية والموت الخلوي المبرمج. ^[212] 

الدور الحيوي لـ miRNAs في التعبير الجيني مهم للإدمان ، وخاصة إدمان الكحول . ^[213] يؤدي تعاطي الكحول المزمن إلى تغييرات مستمرة في وظائف المخ بوساطة جزئيًا من خلال التغيرات في التعبير الجيني . ^[213] يعتبر التنظيم العالمي لـ miRNA للعديد من الجينات اللاحقة مهمًا فيما يتعلق بإعادة التنظيم أو الاتصالات المشبكية أو التكيفات العصبية طويلة المدى التي تنطوي على التغيير السلوكي من استهلاك الكحول إلى الانسحاب و / أو الاعتماد . ^[214] تم العثور على ما يصل إلى 35 miRNA مختلفًا متغيرة في دماغ ما بعد الوفاة الكحولي، وكلها تستهدف الجينات التي تشمل تنظيم دورة الخلية ، وموت الخلايا ، والالتصاق الخلوي ، وتطور الجهاز العصبي وإشارات الخلايا . ^[213] تم العثور على مستويات miRNA المتغيرة في القشرة الجبهية الأمامية الوسطى للفئران المعتمدة على الكحول، مما يشير إلى دور miRNA في تنظيم اختلالات الترجمة وإنشاء بروتينات معبر عنها بشكل تفاضلي داخل منطقة من الدماغ حيث من المرجح أن ينشأ السلوك المعرفي المعقد واتخاذ القرار . ^[215]

يمكن أن ترتفع مستويات miRNAs أو تنخفض استجابةً لاستخدام الكحول المزمن. زاد التعبير عن miR-206 في القشرة الجبهية للفئران المعتمدة على الكحول، مستهدفًا عامل النسخ عامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ ( BDNF ) وفي النهاية يقلل من التعبير عنه. يلعب BDNF دورًا حاسمًا في تكوين ونضج الخلايا العصبية والمشابك الجديدة، مما يشير إلى وجود تأثير محتمل في نمو المشابك / اللدونة المشبكية لدى مدمني الكحول. ^{[216] وجد أن} miR-155 ، وهو مهم في تنظيم استجابات الالتهاب العصبي الناجم عن الكحول ، قد ارتفع تنظيمه، مما يشير إلى دور الخلايا الدبقية الصغيرة والسيتوكينات الالتهابية في الفسيولوجيا المرضية للكحول. ^[217] تم العثور على انخفاض تنظيم miR-382 في النواة المتكئة ، وهي بنية في الدماغ الأمامي القاعدي مهمة في تنظيم مشاعر المكافأة التي تعزز العادات التحفيزية. miR-382 هو هدف لمستقبل الدوبامين D1 (DRD1)، ويؤدي الإفراط في التعبير عنه إلى زيادة تنظيم DRD1 وdelta fosB ، وهو عامل نسخ ينشط سلسلة من أحداث النسخ في النواة المتكئة والتي تؤدي في النهاية إلى سلوكيات إدمانية. ^[218] بدلاً من ذلك، أدى الإفراط في التعبير عن miR-382 إلى تقليل الشرب وتثبيط زيادة تنظيم DRD1 وdelta fosB في نماذج الفئران لإدمان الكحول، مما يدل على إمكانية استخدام الأدوية المستهدفة لـ miRNA في العلاجات. ^[218]

تلعب miRNAs أدوارًا حاسمة في تنظيم تحور الخلايا الجذعية إلى خلايا دهنية . ^[219] تم فحص الدراسات لتحديد الدور الذي تلعبه الخلايا الجذعية متعددة القدرات في تكوين الخلايا الدهنية في خط الخلايا الجذعية المشتقة من نخاع العظم البشري الخالد hMSC-Tert20. ^[220] تم العثور على انخفاض في التعبير عن miR-155 و miR-221 و miR-222 أثناء البرمجة الدهنية لكل من الخلايا الجذعية البشرية الخالدة والأولية، مما يشير إلى أنها تعمل كمنظمات سلبية للتمايز. وعلى العكس من ذلك، أدى التعبير غير الطبيعي عن miRNAs 155 و 221 و 222 إلى تثبيط تكوين الخلايا الدهنية بشكل كبير وقمع تحريض المنظمات الرئيسية PPARγ و CCAAT / بروتين رابط المعزز ألفا ( CEBPA ). ^[221] وهذا يمهد الطريق لعلاجات السمنة الوراثية المحتملة.

فئة أخرى من miRNAs التي تنظم مقاومة الأنسولين والسمنة والسكري هي عائلة let-7 . تتراكم Let-7 في الأنسجة البشرية أثناء الشيخوخة . [ ^222] عندما تم الإفراط في التعبير عن let-7 بشكل غير طبيعي لمحاكاة الشيخوخة المتسارعة، أصبحت الفئران مقاومة للأنسولين، وبالتالي أكثر عرضة للسمنة والسكري الناجمين عن النظام الغذائي عالي الدهون . [ ^223] على النقيض من ذلك، عندما تم تثبيط let-7 عن طريق حقن أنتاغوميرات let-7 الخاصة ، أصبحت الفئران أكثر حساسية للأنسولين ومقاومة بشكل ملحوظ للسمنة والسكري الناجمين عن النظام الغذائي عالي الدهون. لا يمكن لتثبيط let-7 منع السمنة والسكري فحسب، بل يمكنه أيضًا عكس وعلاج الحالة. ^[224] تشير هذه النتائج التجريبية إلى أن تثبيط let-7 يمكن أن يمثل علاجًا جديدًا للسمنة والسكري من النوع 2.

تلعب miRNAs أيضًا أدوارًا حاسمة في تنظيم الشلالات الأنزيمية المعقدة بما في ذلك نظام تخثر الدم المرقئ . ^[225] كشفت الدراسات واسعة النطاق لاستهداف miRNA الوظيفي مؤخرًا عن أهداف علاجية منطقية في نظام تخثر الدم. ^{[226] [227]} وقد ارتبطت بشكل مباشر بتوازن الكالسيوم في الشبكة الإندوبلازمية ، وهو أمر بالغ الأهمية في تمايز الخلايا في التطور المبكر. ^[228]

تعتبر miRNAs منظمات رئيسية للعديد من العمليات التنموية والتوازن الداخلي والمناعية في النباتات. ^[229] تشمل أدوارها في نمو النبات نمو قمة البراعم ، ونمو الأوراق، وتكوين الأزهار، وإنتاج البذور، أو توسع الجذور. ^{[230] [231] [232] [233]} بالإضافة إلى ذلك، تلعب دورًا معقدًا في الاستجابات للضغوط غير الحيوية المختلفة التي تشمل الإجهاد الحراري، والإجهاد الناتج عن انخفاض درجات الحرارة، والإجهاد الناتج عن الجفاف، والإجهاد الناتج عن الضوء، أو التعرض للإشعاع جاما. ^[229]

تلعب microRNAs الفيروسية دورًا مهمًا في تنظيم التعبير الجيني للجينات الفيروسية و/أو المضيفة لصالح الفيروس . وبالتالي، تلعب miRNAs دورًا رئيسيًا في تفاعلات المضيف والفيروس وتسبب الأمراض الفيروسية . ^{[234] [235]} يُعتقد أن التعبير عن منشطات النسخ بواسطة DNA فيروس الهربس البشري 6 يتم تنظيمه بواسطة miRNA الفيروسي. ^[236]

يمكن أن ترتبط miRNAs بنسخ mRNA المستهدفة من الجينات المشفرة للبروتين وتتحكم سلبًا في ترجمتها أو تتسبب في تدهور mRNA. من الأهمية بمكان تحديد أهداف miRNA بدقة. ^[237] تتوفر مقارنة للأداء التنبئي لثمانية عشر خوارزمية حاسوبية . ^[238] تشير الدراسات واسعة النطاق لاستهداف miRNA الوظيفي إلى أن العديد من miRNA الوظيفية يمكن أن تفوتها خوارزميات التنبؤ بالهدف. ^[226]

• قاعدة بيانات miRBase
• miRTarBase، قاعدة بيانات تفاعلات microRNA المستهدفة التي تم التحقق من صحتها تجريبياً.
• Semirna، تطبيق ويب للبحث عن microRNA في جينوم النبات.
• ONCO.IO: مورد متكامل لتحليل microRNA وعوامل النسخ في السرطان.
• تم أرشفة MirOB في 4 مارس 2014 على موقع Wayback Machine : قاعدة بيانات أهداف MicroRNA وأداة تحليل البيانات وتصور البيانات.
• قاعدة بيانات ChIPBase: قاعدة بيانات مفتوحة المصدر لفك تشفير عوامل النسخ التي شاركت في نسخ microRNAs أو أثرت عليها من بيانات ChIP-seq.
• فيديو رسوم متحركة لعملية تكوين microRNA.
• كواشف تعديل miRNA لتمكين التنظيم التصاعدي أو تثبيط وظيفة microRNA الناضجة الذاتية