金纳米颗粒致miRNA差异表达的功能分析文献综述

 2021-10-06 01:10

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1.1 纳米材料

诺贝尔奖获得者Feyneman在上世纪六十年代曾经预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化[1]。他所说的材料就是现在的纳米材料。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度[2]。纳米金属材料是上世纪八十年代中期研制成功的,后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米磁性材料和纳米生物医学材料等。医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细,并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液,就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。

1.2金纳米颗粒

随着纳米技术的发展,制备金属纳米材料的方法也越来越多,特别是湿化学法在这一领域里的应用为制备不同尺寸、不同形貌的金属及其化合物纳米材料提供了可行性,比如:水热法[3]、微乳相法[4],微乳水热法[5]等,已成为获得高质量纳米材料的重要手段。

贵金属纳米粒子具有良好的物理性能,在诸多领域都具有非常重要的作用。一方面,它们是研究光量子限域效应、磁量子限域效应以及其它纳米材料特有属性的典型体系;另一方面,它们被广泛应用于感光、催化、生物标识、光子学、光电子学、信息存储、表面增强拉曼散射等诸多领域[6]。 金属纳米颗粒尤其是金纳米颗粒的尺寸、形状和结构控制以及相应的物理性质一直是材料科学以及相关领域的前沿热点。近几年来,对于金纳米材料的研究取得了长足的进步,人们不但可以制备出不同尺寸的球形粒子还可以对其形貌加以控制,制备出许多不同形貌的一维材料,并发现了一些特殊的实验现象和物理性质,许多科研小组在这方面已取得了重大成果,并在相应的应用领域获得了一些成果。

2.1 microRNA简介

microRNA[7](miRNA)是一类长度为19~23nt的单链非编码小RNA(Non-coding Small RNA),这些小RNA能够识别特定的mRNA,并在转录后水平负性调控靶基因的表达。miRNA的广泛存在与进化保守性暗示着它在生命活动中具有必不可少的作用。现已证明,miRNA参与生命过程中的一系列重要进程,包括胚胎早期发育、组织分化、病毒感染、细胞增殖、细胞凋亡等多个方面,以及包括白血病、肺癌、结肠癌、糖尿病、和病毒感染等多种病理过程。

2.2 miRNA生物合成及功能概述

miRNA通常是由RNA聚合酶II(Pol II)转录的,最初产物是被称为pri-miRNA的大的前体分子。pri-miRNA在细胞核内被RNase III Drosha和双链RNA结合蛋白Pasha处理成约70-100nt的pre-miRNA,为一个不完全的茎环结构。RAN和GTP依赖的exportin 5将这种前体分子运输到细胞质中。茎环结构随后被另一个RNase III Dicer处理,剪切产生约22 nt的miRNA:miRNA*双链。然后这种双链很快被整合到RNA诱导的沉默复合物(RISC)中。miRNA和靶基因mRNA的碱基配对引导RISC降解目的片段或是阻碍其翻译过程,实现了转录后水平调控[8]。miRNA主要通过两种机制指导RISC下调目的基因的表达,miRNA和它的靶mRNA互补的碱基配对程度决定了这个过程的特异性:如果miRNA与其靶mRNA具有完全或近乎完全的互补性,miRNA就对靶mRNA产生特异性切割作用,导致mRNA降解;如果两者不完全互补而只是部分片段互补,miRNA就结合靶mRNA引起翻译抑制。

2.3 MicroRNA(miRNA)分析的研究进展

MicroRNA(miRNA)是真核生物中一类长度约为 19-25 个核苷酸的参与基因转录后蛋白表达水平调控的非编码小分子RNA。成熟的miRNA可以与信使RNA(mRNA)结合形成基因沉默复合物(RNA-induced silencing complex,RISC),抑制mRNA的蛋白表达[9]

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