microRNA-17-92家族对TGF-β通路的转录后调控作用与鹿茸细胞增殖抑制关系的研究

Deer antler is a kind of magical and rare Chinese traditional medicine, not only has the unique medicinal value, but also has significance in scientific research. Antler regeneration is the mystery of biology species, which is a natural model to study the basic process of the regeneration. If we understand this mechanism, there will be great significance for researching the health of human beings, tissues in adults and organ-engineer. This subject focuses on the following aspects: firstly, using the mainstream miRNA high-throughput sequencing technology system for the sequencing and identification of miRNAs from antler tip in different growth stages and different tissues, and the sequence of miRNAs were confirmed by quantitative analysis. Secondly, choosing the key miRNAs which are significant difference expression in different antler tip tissues from systemic point of view, and analyzing expression level of miR-17-92 gene family in the antler tip tissue in order to identify and verify the miR-17-92 family structure and function. We will focus on the research which the miR-17-92 family post-transcriptionally regulates TGF-beta pathway and the relationship with antler cell proliferation inhibition. The effect of miR-17-92 family on smad protein family in TGF-beta pathway will be analyzed. The study will further investigate the relationship between TGF-beta and telomerase activity. From this, we speculate that miRNA maybe has regulation role in antler growth process, and TGF-beta pathway might have the important significance in velvet antler growth rule and regulating mechanism of regeneration. Thereby, this is a realistic and significant research subject.

鹿茸是一种神奇的名贵中药，不仅具有独特的药用价值，而且具有重要的科学研究意义。鹿茸再生是生物学种的奥秘，它是研究再生基本过程的一个天然模型。如果能够了解这种机制，对人类健康、人类组织和器官工程将有很大的意义。本课题着重放在以下几个方面：运用高通量测序技术进行鹿茸不同生长期及不同组织的miRNA测序，从系统的角度选择表达差异显著的miRNA，据此分析鹿茸组织miR-17-92家族的结构特点和表达水平，并进行鉴定与功能验证；侧重研究miR-17-92家族对转化生长因子TGF-β通路的转录后调控作用与鹿茸细胞增殖抑制的关系，并分析miR-17-92家族对TGF-β通路中关键蛋白Smad的影响，探究TGF-β与端粒酶活性的相关性。由此，我们推测miRNA在鹿茸生长中具有的调节作用，TGF-β通路在鹿茸生长规律和再生调节机制等方面可能具有的重要意义。可见，这是一项现实的有重要意义的研究课题。

鹿茸再生是生物学种的奥秘，它是研究再生基本过程的一个天然模型。我们推测miRNA-17-92家族在鹿茸生长中具有重要调节作用，TGF-β通路在鹿茸生长规律和再生调节机制等方面可能具有重要意义。如果能够了解这种机制，对人类健康、人类组织和器官工程将有很大的意义。本课题运用高通量测序技术对鹿茸不同生长期及不同组织的miRNA进行测序，获得差异显著的miRNA表达谱。据此分析miRNA-17-92家族的结构特点和表达水平；侧重研究miRNA-17-92家族对TGF-β通路的调控作用与鹿茸细胞增殖抑制的关系，以及对信号分子Smad的影响。结果表明：成功获得TGF-β1、TGF-β2和信号分子Smad2和Smad4基因序列，并显示其在鹿茸顶端组织有较高的表达水平；用含敲除TGF-β1基因的慢病毒感染鹿茸软骨细胞后，敲除细胞系增殖速度下降，迁移细胞数量增加；PCR Array检测TGF-β1基因敲除后TGF-β通路的表达变化发现，11个基因上调和9个基因下调。这一结果说明TGF-β1基因的缺失，能够抑制鹿茸软骨细胞体外增殖和迁移。在此基础上开展了鹿茸顶端组织miRNA的HiSeq深度测序，分析结果显示软骨组织中有1546条miRNA，间充质中有1545条；两部位共同存在且差异表达的miRNA为666条。鉴于TGF-β信号通路在鹿茸生长过程中的重要作用，我们对miRNA-17-92基因簇中各成员进行了鉴定分析，结果发现，miRNA-19a、miRNA- 19b、miRNA-18a和miRNA-106b对TGF-βR2受体，以及信号分子Smad2与Smad4具有调控作用，同时间接下调TGF-β1、TGF-β2、Smad1的表达；上调Smad6的表达。此外，还新发现miRNA-148a-3p下调TGF-β2基因，间接下调TGF-βR2受体。当TGF-β2、TGF-βR2受体、Smad2与Smad4被其靶向性的miRNA干扰后，鹿茸细胞的增殖受到抑制，细胞迁移受到影响。这进一步提示我们：鹿茸的再生发育过程受到miRNA的调控，TGF-β信号通路与miRNA-17-92基因簇有着密切的关联。总之，这些重要结果和关键数据将为后续鹿茸再生发育分子机理的研究提供更为深入的理论依据。可见，这是一项现实的有重要意义的研究课题。