血管生成贯穿了肿瘤发生、生长和转移的全过程,抗血管生成已被公认为是肿瘤治疗的有效途径。血管生成素(Angiogenin/RNase-5, ANG)是促血管生成的一个关键因子,在血管生成和肿瘤发生、发展过程中起重要作用,是抗血管生成治疗的潜在靶标,但目前对其作用机制的认识并不全面和深入。miRNA是一类高度保守的非编码小分子RNA,通过转录后水平调控基因表达或蛋白质翻译而在很多生命活动中发挥重要作用。为此,本论文从miRNA的视角研究了ANG促血管生成的分子机制,并初步探索了ANG调控miR-141表达的分子机制。本课题组已经利用miRNA芯片,筛选获得了一批在脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)中响应ANG刺激的miRNAs。为进一步筛选出血管生成相关miRNAs,本论文将ANG与另一个重要的促血管生成因子bFGF的芯片结果进行了对比分析,最终获得了6个能够共同响应ANG和bFGF刺激的miRNAs,包括5个下调的miRNAs (miR-141、miR-299-3p、miR-329、miR-541和miR-589*)和1个上调的miRNA(miR-381)。通过体外血管生成模型分析,确定了两个血管生成相关miRNAs(miR-141和miR-381)。在此基础上,本学位论文对miR-141进行了深入研究。在HUVEC中,外加或过表达ANG能够下调miR-141的水平,而抑制ANG表达则能够上调miR-141的表达,提示ANG能够下调miR-141的表达水平。利用体外细胞水平和体内动物水平的血管生成分析模型,发现miR-141不仅能够抑制HUVEC的增殖、迁移以及管腔形成等能力,而且也能够抑制动物体内的血管生成,说明miR-141可以通过抑制血管内皮细胞的血管生成相关功能而抑制血管生成。为探索miR-141抑制血管生成的分子机制,本论文通过数据库预测以及进一步的功能注释、文献检索分析,筛选到6个与血管生成密切相关的候选靶基因(其中2个靶基因TGFB2和CXCL12β最近已被报道为miR-141的靶基因)。通过RT-qPCR、western blot以及双荧光素酶报告基因分析等实验手段,最终确定TGFB2、 CXCL12β、GAB1、GATA6以及NRP1为miR-141的靶基因。体外管腔形成功能回复实验结果显示,TGFB2、CXCL12β和GAB1能够部分回复miR-141抑制的血管生成效应；遗憾的是,由于GATA6和NRP1的全长基因尚未获得,我们目前并不能证明这两个基因在miR-141抑制血管生成中的作用。以上实验结果显示,ANG不仅能够下调miR-141的表达,而且miR-141可以通过对下游TGFB2、CXCL12β和GAB1等靶基因的调控而抑制血管生成,提示ANG可以通过抑制miR-141进而上调其下游靶基因从而促进血管生成。为阐明ANG下调miR-141表达的分子机制,我们在转录和转录后水平分析了ANG对miR-141生物发生过程的影响。结果显示,ANG不改变miR-141的初始转录本pri-miR-141和前体pre-miR-141的水平,提示ANG应该是作用于成熟miR-141,即可能是促进降解。考虑到ANG具有核糖核酸酶活性,我们利用体外生化实验分析了ANG对成熟miR-141的酶切作用。结果显示,野生型ANG以内切酶的形式在体外直接降解成熟miR-141,但其酶活性突变体却未能降解miR-141；体内细胞生物学实验也显示ANG的酶活性突变体不能下调miR-141的表达。以上实验结果证实了ANG对miR-141的下调作用是通过其内切酶活性实现的。综上,本学位论文的研究结果证明ANG能够通过降解成熟的miR-141进而提高其下游靶基因TGFB2、CXCL12β、GAB1、GATA6和NRP1的表达,从而促进血管生成。结合国内外的文献资料,我们认为本学位论文不仅揭示了一条ANG通过下调miR-141而促进血管生成的新机制,而且发现了第一个参与高等生物中miRNAs降解途径的核酸内切酶。