The tumour suppressor p53 is the most commonly mutated gene in human cancers, and probably nearly all tumours have a lesion somewhere in this pathway. The p53 network is activated in response to numerous insults to restrain inappropriate cell proliferation either via growth arrest or cell death. MicroRNAs (miRNAs) are increasingly recognized for playing important parts in cancer, but little is know about how miRNA expression is regulated. Now a miRNA component of the p53 tumour suppressor network has been identified: p53 directly activates the transcription of the miR-34 family of miRNAs, which themselves suppress cell proliferation. Though dozens of p53 targets are known in mammals, miR-34 is unusual in that it is also present in Drosophila and the nematode worm C. elegans. This suggests that the link between p53 and miR-34 may have arisen early in the evolution of the p53 network. The tumour suppressor p53 directly activates the transcription of family of microRNAs, miR-34 family, which themselves suppress cell proliferation. The study also identifies miR-34 target genes that have roles in cell cycle progression. A global decrease in microRNA (miRNA) levels is often observed in human cancers1,2, indicating that small RNAs may have an intrinsic function in tumour suppression. To identify miRNA components of tumour suppressor pathways, we compared miRNA expression profiles of wild-type and p53-deficient cells. Here we describe a family of miRNAs, miR-34a–c, whose expression reflected p53 status. Genes encoding miRNAs in the miR-34 family are direct transcriptional targets of p53, whose induction by DNA damage and oncogenic stress depends on p53 both in vitro and in vivo. Ectopic expression of miR-34 induces cell cycle arrest in both primary and tumour-derived cell lines, which is consistent with the observed ability of miR-34 to downregulate a programme of genes promoting cell cycle progression. The p53 network suppresses tumour formation through the coordinated activation of multiple transcriptional targets, and miR-34 may act in concert with other effectors to inhibit inappropriate cell proliferation.

Measuring the quantity of miRNAs in tissues of different physiological and pathological conditions is an important first step to investigate the functions of miRNAs. Matched samples from normal state can provide essential baseline references to analyze the variation of miRNA abundance. We provided expression data of 345 miRNAs in 40 normal human tissues, which identified universally expressed miRNAs, and several groups of miRNAs expressed exclusively or preferentially in certain tissue types. Many miRNAs with co-regulated expression patterns are located within the same genomic clusters, and candidate transcriptional factors that control the pattern of their expression may be identified by a comparative genomic strategy. Hierarchical clustering of normal tissues by their miRNA expression profiles basically followed the structure, anatomical locations, and physiological functions of the organs, suggesting that functions of a miRNA could be appreciated by linking to the biologies of the tissues in which it is uniquely expressed. Many predicted target genes of miRNAs that had specific reduced expression in brain and peripheral blood mononuclear cells are required for embryonic development of the nervous and hematopoietic systems based on database search. We presented a global view of tissue distribution of miRNAs in relation to their chromosomal locations and genomic structures. We also described evidence from the cis-regulatory elements and the predicted target genes of miRNAs to support their tissue-specific functional roles to regulate the physiologies of the normal tissues in which they are expressed.

Abstract MicroRNAs are small noncoding RNAs that function by regulating target gene expression posttranscriptionally. They play a critical role in developmental and physiologic processes and are implicated in the pathogenesis of several human diseases including cancer. We examined the expression profiles of 241 human microRNAs in normal tissues and the NCI-60 panel of human tumor-derived cell lines. To quantify microRNA expression, we employed a highly sensitive technique that uses stem-loop primers for reverse transcription followed by real-time PCR. Most microRNAs were expressed at lower levels in tumor-derived cell lines compared with the corresponding normal tissue. Agglomerative hierarchical clustering analysis of microRNA expression revealed four groups among the NCI-60 cell lines consisting of hematologic, colon, central nervous system, and melanoma tumor–derived cell lines clustered in a manner that reflected their tissue of origin. We identified specific subsets of microRNAs that provide candidate molecular signatures characteristic of the tumor-derived cell lines belonging to these four clusters. We also identified specific microRNA expression patterns that correlated with the proliferation indices of the NCI-60 cell lines, and we developed evidence for the identification of specific microRNAs as candidate oncogenes and tumor suppressor genes in different tumor types. Our results provide evidence that microRNA expression patterns may mark specific biological characteristics of tumors and/or mediate biological activities important for the pathobiology of malignant tumors. These findings call attention to the potential of microRNAs to provide etiologic insights as well as to serve as both diagnostic markers and therapeutic targets for many different tumor types. [Cancer Res 2007;67(6):2456–68]

Duplications and deletions in the human genome can cause disease or predispose persons to disease. Advances in technologies to detect these changes allow for the routine identification of submicroscopic imbalances in large numbers of patients.

We report a recurrent microdeletion syndrome causing mental retardation, epilepsy and variable facial and digital dysmorphisms. We describe nine affected individuals, including six probands: two with de novo deletions, two who inherited the deletion from an affected parent and two with unknown inheritance. The proximal breakpoint of the largest deletion is contiguous with breakpoint 3 (BP3) of the Prader-Willi and Angelman syndrome region, extending 3.95 Mb distally to BP5. A smaller 1.5-Mb deletion has a proximal breakpoint within the larger deletion (BP4) and shares the same distal BP5. This recurrent 1.5-Mb deletion contains six genes, including a candidate gene for epilepsy (CHRNA7) that is probably responsible for the observed seizure phenotype. The BP4–BP5 region undergoes frequent inversion, suggesting a possible link between this inversion polymorphism and recurrent deletion. The frequency of these microdeletions in mental retardation cases is ∼0.3% (6/2,082 tested), a prevalence comparable to that of Williams, Angelman and Prader-Willi syndromes.

Somatic reprogramming efficiency by expression of defined transcription factors can be enhanced by deletion of p53. He and colleagues found that the microRNA miR-34, which is induced by p53 during reprogramming, inhibits reprogramming, partly by direct repression of pluripotency factors. Deletion of Mir34 from mice increases reprogramming efficiency and kinetics without affecting self-renewal and differentiation. Somatic reprogramming induced by defined transcription factors is a low-efficiency process that is enhanced by p53 deficiency1,2,3,4,5. So far, p21 is the only p53 target shown to contribute to p53 repression of iPSC (induced pluripotent stem cell) generation1,3, indicating that additional p53 targets may regulate this process. Here, we demonstrate that miR-34 microRNAs (miRNAs), particularly miR-34a, exhibit p53-dependent induction during reprogramming. Mir34a deficiency in mice significantly increased reprogramming efficiency and kinetics, with miR-34a and p21 cooperatively regulating somatic reprogramming downstream of p53. Unlike p53 deficiency, which enhances reprogramming at the expense of iPSC pluripotency, genetic ablation of Mir34a promoted iPSC generation without compromising self-renewal or differentiation. Suppression of reprogramming by miR-34a was due, at least in part, to repression of pluripotency genes, including Nanog, Sox2 and Mycn (also known as N-Myc). This post-transcriptional gene repression by miR-34a also regulated iPSC differentiation kinetics. miR-34b and c similarly repressed reprogramming; and all three miR-34 miRNAs acted cooperatively in this process. Taken together, our findings identified miR-34 miRNAs as p53 targets that play an essential role in restraining somatic reprogramming.

MicroRNAs (miRNAs) are an emerging class of small non-coding RNAs implicated in a wide variety of cellular processes. Research in this field is accelerating, and the growing number of miRNAs emphasizes the need for high-throughput and sensitive detection methods. Here we present the successful evaluation of the Megaplex reverse transcription format of the stem-loop primer-based real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) approach to quantify miRNA expression. The Megaplex reaction provides simultaneous reverse transcription of 450 mature miRNAs, ensuring high-throughput detection. Further, the introduction of a complementary DNA pre-amplification step significantly reduces the amount of input RNA needed, even down to single-cell level. To evaluate possible pre-amplification bias, we compared the expression of 384 miRNAs in three different cancer cell lines with Megaplex RT, with or without an additional pre-amplification step. The normalized Cq values of all three sample pairs showed a good correlation with maintenance of differential miRNA expression between the cell lines. Moreover, pre-amplification using 10 ng of input RNA enabled the detection of miRNAs that were undetectable when using Megaplex alone with 400 ng of input RNA. The high specificity of RT-qPCR together with a superior sensitivity makes this approach the method of choice for high-throughput miRNA expression profiling.

Summary Execution of pluripotency requires progression from the naïve status represented by mouse embryonic stem cells (ESCs) to a condition poised for lineage specification. This process is controlled at transcriptional, post-transcriptional and epigenetic levels and non-coding RNAs are contributors to this regulation complexity. Here we identify a molecular cascade initiated by a long non-coding RNA (lncRNA), Ephemeron ( Epn ), that modulates the dynamics of exit from naïve pluripotency. Epn deletion delays the extinction of ESC identity, an effect mediated by perduring expression of the pivotal transcription factor Nanog. In the absence of Epn , Lin28a expression is reduced, resulting in an elevated level of Mirlet7g that suppresses de novo methyltransferases Dnmt3a/b. Dnmt3a/b deletion also retards exit from the ESC state, and is associated with delayed promoter methylation and slower down-regulation of Nanog. Altogether, our findings reveal a lncRNA/miRNA/DNA methylation axis that facilitates a timely stem cell state transition.