Two small temporal RNAs (stRNAs), lin-4 and let-7, control developmental timing in Caenorhabditis elegans. We find that these two regulatory RNAs are members of a large class of 21- to 24-nucleotide noncoding RNAs, called microRNAs (miRNAs). We report on 55 previously unknown miRNAs in C. elegans. The miRNAs have diverse expression patterns during development: a let-7 paralog is temporally coexpressed with let-7; miRNAs encoded in a single genomic cluster are coexpressed during embryogenesis; and still other miRNAs are expressed constitutively throughout development. Potential orthologs of several of these miRNA genes were identified in Drosophila and human genomes. The abundance of these tiny RNAs, their expression patterns, and their evolutionary conservation imply that, as a class, miRNAs have broad regulatory functions in animals.

MicroRNAs (miRNAs) are an abundant class of tiny RNAs thought to regulate the expression of protein-coding genes in plants and animals. In the present study, we describe a computational procedure to identify miRNA genes conserved in more than one genome. Applying this program, known as MiRscan, together with molecular identification and validation methods, we have identified most of the miRNA genes in the nematode Caenorhabditis elegans . The total number of validated miRNA genes stands at 88, with no more than 35 genes remaining to be detected or validated. These 88 miRNA genes represent 48 gene families; 46 of these families (comprising 86 of the 88 genes) are conserved in Caenorhabditis briggsae , and 22 families are conserved in humans. More than a third of the worm miRNAs, including newly identified members of the lin-4 and let-7 gene families, are differentially expressed during larval development, suggesting a role for these miRNAs in mediating larval developmental transitions. Most are present at very high steady-state levels—more than 1000 molecules per cell, with some exceeding 50,000 molecules per cell. Our census of the worm miRNAs and their expression patterns helps define this class of noncoding RNAs, lays the groundwork for functional studies, and provides the tools for more comprehensive analyses of miRNA genes in other species.

MicroRNAs (miRNAs) are an abundant class of ∼22-nucleotide (nt) noncoding RNAs, some of which are known to control the expression of other genes at the posttranscriptional level ([1–4][1]). We developed a computational procedure (MiRscan) to identify miRNA genes ([5][2]) and apply it here to

Transfected siRNAs and miRNAs regulate numerous transcripts that have only limited complementarity to the active strand of the RNA duplex. This process reflects natural target regulation by miRNAs, but is an unintended ("off-target") consequence of siRNA-mediated silencing. Here we demonstrate that this unintended off-target silencing is widespread, and occurs in a manner reminiscent of target silencing by miRNAs. A high proportion of unintended transcripts silenced by siRNAs showed 3' UTR sequence complementarity to the seed region of the siRNA. Base mismatches within the siRNA seed region reduced the set of original off-target transcripts but generated new sets of silenced transcripts with sequence complementarity to the mismatched seed sequence. An inducible shRNA silenced a subset of transcripts that were silenced by an siRNA of the same sequence, demonstrating that unintended silencing is sequence mediated and is independent of delivery method. In all cases, off-target transcript silencing was accompanied by loss of the corresponding protein and occurred with dependence on siRNA concentration similar to that of silencing of the target transcript. Thus, short stretches of sequence complementarity to the siRNA or shRNA seed region are key to the silencing of unintended transcripts.

Transfected siRNAs regulate numerous transcripts sharing limited complementarity to the RNA duplex. This unintended ("off-target") silencing can hinder the use of RNAi to define gene function. Here we describe position-specific, sequence-independent chemical modifications that reduced silencing of partially complementary transcripts by all siRNAs tested. Silencing of perfectly matched targets was unaffected by these modifications. The chemical modification also reduced off-target phenotypes in growth inhibition studies. Key to the modification was 2'-O-methyl ribosyl substitution at position 2 in the guide strand, which reduced silencing of most off-target transcripts with complementarity to the seed region of the siRNA guide strand. The sharp position dependence of 2'-O-methyl ribosyl modification contrasts with the broader position dependence of base-pair substitutions within the seed region, suggesting a role for position 2 of the guide strand distinct from its effects on pairing to target transcripts.

Abstract Background: MicroRNAs (miRNAs) are endogenous, small noncoding RNAs. Because of their size, abundance, tissue specificity, and relative stability in plasma, miRNAs hold promise as unique accessible biomarkers to monitor tissue injury. Methods: We investigated the use of liver-, muscle- and brain-specific miRNAs as circulating biomarkers of tissue injury. We used a highly sensitive quantitative PCR assay to measure specific miRNAs (miR-122, miR-133a, and miR-124) in plasma samples from rats treated with liver or muscle toxicants and from a rat surgical model of stroke. Results: We observed increases in plasma concentrations of miR-122, miR-133a, and miR-124 corresponding to injuries in liver, muscle, and brain, respectively. miR-122 and miR-133a illustrated specificity for liver and muscle toxicity, respectively, because they were not detectable in the plasma of animals with toxicity to the other organ. This result contrasted with the results for alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase, which were both increased with either organ toxicity. Furthermore, miR-122 exhibited a diagnostic sensitivity superior to that of ALT when the results were correlated to the liver histopathologic results. The miR-124 concentration increased in the plasma of rats 8 h after surgery to produce brain injury and peaked at 24 h, while the miR-122 and miR-133a concentrations remained at baseline values. Conclusions: These results demonstrate that tissue-specific miRNAs may serve as diagnostically sensitive plasma biomarkers of tissue injury.