生物實驗室系列

前言

　　基因組測序計劃的完成標志著生命科學研究進入了一個新時代，但是基因組測序呈現(xiàn)給世人的是大量繁雜的序列信息，讀懂這些信息便是“后基因組時代”的主要任務(wù)?；蚪M內(nèi)的信息除了蛋白質(zhì)編碼基因之外，還有大量的非編碼序列，此類隱藏的基因過去一直被認為是基因組內(nèi)的“垃圾”。然而，隨著研究的深入，科研工作者發(fā)現(xiàn)非編碼基因同樣具有重要的生物功能。microRNA便是基因組內(nèi)的隱藏信息，近年來研究發(fā)現(xiàn)，此類非編碼RNA分子具有重要的調(diào)控功能。這種調(diào)控作用遍及生命體的各種活動中，如生物體生長發(fā)育、器官形成、細胞增殖分化及凋亡以及多種疾病的發(fā)生等。因此，近年來microRNA備受矚目，并迅速成為生命科學領(lǐng)域中的研究熱點?！　∩顒臃浅碗s，即使是最簡單的事件也需要大量基因參與，而參與其中的基因則以不同形式的產(chǎn)物發(fā)揮作用。既有中心法則所提及的終極產(chǎn)物蛋白質(zhì)，又有近年來發(fā)現(xiàn)的非編碼RNA分子、基因表觀遺傳效應(yīng)等隱藏的信息。microRNA便是非編碼RNA分子中的重要成員，以前被認為是基因組中的垃圾，現(xiàn)在看來則是珍寶。它的存在可以解釋許多生命活動的奧秘以及許多疑難疾病的發(fā)生機制。然而，microRNA如何發(fā)揮其調(diào)控功能還不清楚，因此，要闡述其在生理、病理狀態(tài)中發(fā)揮什么作用以及如何發(fā)揮作用，則需要深入研究microRNA的功能。大多數(shù)microRNA是由基因間DNA序列編碼的，轉(zhuǎn)錄方向與相鄰的基因往往相反，是與基因表達不同的獨立單位。另一類microRNA則位于蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子序列中，隨mRNA一起轉(zhuǎn)錄，包含在mRNA前體轉(zhuǎn)錄物中，此類microRNA往往具有組織特異性?！　icroRNA基因由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生原始microRNA轉(zhuǎn)錄物（pri?microRNA），pri?microRNA在細胞核內(nèi)經(jīng)一種稱為Drosha的RNA內(nèi)切酶Ⅲ加工，得到microRNA前體（pre?microRNA）。該前體被Exportin?5蛋白以分解GTP能量的方式運輸?shù)郊毎|(zhì)中，再經(jīng)第二種RNA內(nèi)切酶ⅢDicer進一步加工得到約22個核苷酸的成熟雙鏈RNA分子，其中一條成熟鏈插入RNA誘導沉默復合物（RISC），作用于其靶基因的3′非翻譯區(qū)內(nèi)調(diào)控位點，從而影響靶基因的翻譯。目前在生物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)1000余種microRNA分子，這些分子在不同物種之間具有序列保守性，據(jù)推測可能有5000個以上基因受到microRNA調(diào)控，這些靶基因參與人類各項生命活動，這說明microRNA對人類生命活動的調(diào)控是強有力的。因此，研究microRNA在人類重大疾病發(fā)生中的調(diào)控作用，具有重要的理論意義和實際意義。目前microRNA研究主要集中于microRNA加工成熟機制以及microRNA對其靶基因的調(diào)控機制。在生物體內(nèi)，microRNA主要通過與其靶基因mRNA3′非翻譯區(qū)相互作用，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達，進而參與生物體內(nèi)某些生理及病理過程。并且針對傳統(tǒng)基因的研究方法發(fā)展迅速，且已較為完善成熟，為基因功能的進一步研究奠定了基礎(chǔ)。以此類技術(shù)為參考，可以發(fā)展針對microRNA研究的特殊方法，進而系統(tǒng)闡述microRNA的調(diào)控功能。microRNA的研究方法包括新microRNA基因的克隆鑒定、特異microRNA基因的表達檢測及其功能研究等，輔以強有力的工具——生物信息學軟件分析，使全面研究microRNA的功能成為可能。這為獲悉生命活動的真諦以及探求某些疾病發(fā)生的機理奠定了堅實的基礎(chǔ)。本書將詳細探討microRNA研究相關(guān)技術(shù)的原理、適用條件、優(yōu)缺點以及具體操作步驟等，以期給讀者的實驗工作提供幫助。　　本書包括四部分，分為microRNA基本知識概述、生物信息學研究方法、分子生物學研究方法以及相應(yīng)方法的實際應(yīng)用等。在概述部分，主要介紹microRNA的發(fā)現(xiàn)歷程及生物起源，microRNA的特征及鑒別分析，microRNA的調(diào)控機理與生物功能以及幾種常見非編碼RNA的異同等。在生物信息學研究方法部分，主要介紹了目前microRNA研究常用的幾種在線生物信息學分析軟件，而在分子生物學研究方法部分則介紹了十余種有關(guān)microRNA克隆、表達分析、表達干預及分子機制研究等方法，并將microRNA預測的生物信息學方法、靶基因預測的分子生物學方法與相應(yīng)的分子生物學方法綜合介紹，使之更為系統(tǒng)。最后，編者根據(jù)自己的研究經(jīng)歷，通過闡述microRNA?21在肝細胞癌發(fā)生過程中的功能，系統(tǒng)介紹了microRNA相關(guān)方法的實際應(yīng)用。通過上述安排，讀者在了解microRNA基本概念的同時，可以系統(tǒng)學習microRNA的研究方法并將其應(yīng)用于自己的研究工作中?！　icroRNA作為生命科學研究領(lǐng)域內(nèi)的熱點，發(fā)展迅速，新概念、新方法、新成果不斷涌現(xiàn)。隨著時間推移，書中內(nèi)容必須與時俱進，不斷進行修正與更新，以保持其新穎性和實用性。　　化學工業(yè)出版社的編輯為本書的出版提供了很大的方便和諸多幫助，特此表示感謝！　　本書編著者是科研第一線的工作人員，在承擔繁重科研任務(wù)的情況下，仍抽出時間，認真負責地撰稿，并基本達到預期的要求。囿于編著者水平，書中難免出現(xiàn)不妥甚至錯訛之處，希望廣大讀者不吝指正，以便修訂時及時更正?！　㈤L征余佳　　2011年11月

內(nèi)容概要

本書綜合國內(nèi)外有關(guān)microRNA研究的進展，首先介紹了microRNA的發(fā)現(xiàn)歷程、生物起源及加工成熟的機制、特征及鑒別等，然后在闡述microRNA作用機制的基礎(chǔ)上，詳細介紹了microRNA的調(diào)控機理及其在生理、病理進程中的功能，并著重探討了幾種主要非編碼RNA的區(qū)別。隨后，重點介紹microRNA的研究方法，涉及生物信息學分析方法與分子生物學方法，前者包括microRNA相關(guān)的數(shù)據(jù)庫及序列信息獲取、microRNA基因簇的分析策略、種系發(fā)育分析策略以及microRNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控等；后者則包括新microRNA基因的探索與克隆、microRNA的表達分析方法、microRNA表達干預方法以及功能研究策略等。最后編者根據(jù)自己的工作實踐，系統(tǒng)介紹了microRNA相關(guān)研究方法在肝細胞癌研究中的應(yīng)用。
本書具有理論結(jié)合實際、系統(tǒng)性強等特點，由子取材新穎、圖文并茂，對從事microRNA研究同行具有較高的參考價值，適合從事生命科學研究的科研人員及高等院校師生閱讀。

書籍目錄

第一章　概述
　第一節(jié)　microRNA的發(fā)現(xiàn)歷程
　第二節(jié)　microRNA的起源與加工成熟
　第三節(jié)　microRNA 的特征和鑒別
　第四節(jié)　microRNA 的調(diào)控機理
　第五節(jié)　microRNA 的功能
　第六節(jié)　microRNA、siRNA、piRNA及其他非編碼RNA
　參考文獻
第二章　microRNA的生物信息學研究方法
　第一節(jié)　microRNA的生物信息學分析策略概述
　第二節(jié)　microRNA序列信息的獲取及相關(guān)數(shù)據(jù)庫的建立
　第三節(jié)　microRNA簇的分析策略
　第四節(jié)　microRNA的種系發(fā)育分析
　第五節(jié)　microRNA基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控分析
　參考文獻
第三章　microRNA的分子生物學研究方法
　第一節(jié)　microRNA表達分析方法
　第二節(jié)　microRNA體外或體內(nèi)水平的過表達研究
　第三節(jié)　microRNA表達抑制研究
　第四節(jié)　體外驗證microRNA作用的靶基因
　第五節(jié)　microRNA功能研究的策略
　參考文獻
第四章　microRNA新基因的預測、克隆鑒定及注冊
　第一節(jié)　microRNA新基因的預測及注冊程序
　第二節(jié)　microRNA新基因的克隆及鑒定方法
　參考文獻
第五章　microRNA表達分析方法
　第一節(jié)　microRNA基因芯片分析
　第二節(jié)　microRNA PAGE/Northern Blot分析
　第三節(jié)　microRNA的實時定量PCR檢測
　第四節(jié)　microRNA LNA?ISH 原位雜交
　參考文獻
第六章　microRNA 表達的干預方法——過表達
　第一節(jié)　化學合成的microRNA mimics
　第二節(jié)　真核系統(tǒng)過表達——非病毒載體瞬時表達載體的構(gòu)建
　第三節(jié)　microRNA腺病毒過表達系統(tǒng)
　第四節(jié)　microRNA的慢病毒過表達系統(tǒng)
　參考文獻
第七章　microRNA表達的干預方法——表達抑制
　第一節(jié)　反義核酸分子的抑制策略——化學合成的microRNA抑制劑
　第二節(jié)　基因水平的抑制策略
　第三節(jié)　基于病毒表達系統(tǒng)的microRNA抑制策略
　參考文獻
第八章　靶基因預測分析及螢光素酶雙報告基因系統(tǒng)驗證
　第一節(jié)　生物信息學預測——microRNA靶基因分析軟件的設(shè)計及使用
　第二節(jié)　螢光素酶雙報告基因系統(tǒng)的應(yīng)用
　參考文獻
第九章　microRNA研究方法在肝細胞癌研究中的應(yīng)用
　第一節(jié)　microRNA?21在肝細胞癌中的功能研究簡介
　第二節(jié)　microRNA?21在肝細胞癌中的功能研究所用實驗材料與方法
　第三節(jié)　miR?21在肝細胞癌發(fā)生過程中的表達分析及功能研究
　第四節(jié)　miR?21在肝細胞癌發(fā)生及發(fā)展過程中的作用機制研究
　第五節(jié)　miR?21通過調(diào)控不同的靶基因在肝細胞癌發(fā)生過程中所發(fā)揮的功能研究
　第六節(jié)　miR?21對重要信號通路及功能基因的影響
　第七節(jié)　microRNA在腫瘤研究中的分析與展望
　參考文獻
　　

編輯推薦

　　《生物實驗室系列：microRNA鑒定與功能分析技術(shù)》具有理論結(jié)合實際、系統(tǒng)性強等特點，由子取材新穎、圖文并茂，對從事icroRNA研究同行具有較高的參考價值，適合從事生命科學研究的科研人員及高等院校師生閱讀。

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