1. 非编码RNA的分类及概念 1.1 分类
非编码RNA(non-coding RNA)是指转录组中不翻译为蛋白质的RNA分子。 包括相对分子量较小的 核内小分子RNA(small nuclear RNA,snRNA)、
核仁小分子RNA(small nucleolar RNAs,snoRNA)、 微RNA(microRNA,miRNA)、 piwi-interacting RNA(piRNA)
干扰小RNA(Small interfering RNA,siRNA)
以及相对分子量较大的 长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等。 1.2 概念:
snRNA:核内小分子RNA(small nuclear RNA),它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接
体(spliceosome)的主要成分,参与mRNA前体的加工过程。
snoRNA:核仁小分子RNA(small nucleolar RNAs),它在核糖体RNA 的生物合成中发挥
作用,另外还能够指导snRNA、tRNA 和mRNA 的转录后修饰。
miRNAs:微小RNA(microRNAs),是一类由内源基因编码的长度约为22 个核苷酸的非编
码单链RNA 分子,通过与靶标mRNA的3' 端非翻译区(3'-untranslated region,3'-UTR)特异性结合,从而引起靶标mRNA分子的降解或翻译抑制,在动植物中参与转录后基因表达调控。
piRNAs(Piwi-interactingRNA):piRNA基因是一类长度为24?32 nt的的单链小RNA,有
很强的正义链和反义链专一性,其5' 端第一个核苷酸有尿嘧啶倾向性,3' 端被2'-O-甲基化修饰,这类末端修饰可防止成熟体piRNA基因降解.piRNA主要与PIWI亚家族成员Piwi蛋白或AGO3蛋白质结合而发挥作用。
siRNA :干扰小RNA(Small interfering RNA),是一种小RNA分子,由Dicer酶加工而成。
双链RNA经酶切后会形成很多小片段,siRNA是siRISC的主要成员,激发与之互补的目标mRNA的沉默。
lncRNA:长链非编码RNA(Long non-coding RNA),lncRNA是长度大于 200 个核苷酸的
非编码 RNA。研究表明, lncRNA 在剂量补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用,成为遗传学研究热点。
miRNA和siRNA的区别主要有两点:(1)miRNA是内源性的,是生物体基因的表达产物;siRNA是外源性的,来源于病毒感染、转座子或转基因靶点。(2)miRNA是由不完
整的发卡状双链RNA,经Drosha和Dicer酶加工而成;siRNA是由完全互补的长双链RNA,经Dicer酶剪切而成。
图:莫小燕等,非编码RNA在肿瘤细胞糖代谢中的调控作用
1.3 siRNA、miRNA及piRNA的生物合成
[3]
a: (人类)siRNA来源于长的双链RNA分子,经Dicer酶剪切为21-25nt的双链RNA片段,Dicer酶和dsRNA结合蛋白将siRNA二聚体装载至Argonaute 蛋白(AGO2)而发挥作用;b:(人类)miRNA由内源性的生物体基因产生含有发卡结构的65-70nt 长的pri-miRNA,该发卡结构在细胞核内经Drosha-DGCR8复合物加工产生pre-miRNA。在细胞浆内, pre-miRNA进一步经Dicer酶剪切为miRNA-miRNA*二聚体(其中miRNA为引导链,miRNA* 为信息链),装载至Argonaute 蛋白1(AGO1) 而发挥作用。c:(鼠类) piRNA 的生物合成尚不清楚。piRNA来源于单链RNA 前体,而且不依赖于Dicer酶。产生的初级正义piRNA倾向于与 MILI结合,在出生前的睾丸、MILI 和MIWI2 均参与复制周期,在次级反义piRNA中MIWI2 比MILI 更为丰富,次级反义piRNA可能直接裂解转座子mRNA。
图:于红,表观遗传学:生物细胞非编码RNA调控的研究进展
2、MicroRNA的功能
2.1 miRNA参与细胞自噬调控[1]。
在自噬的启动(induction)、囊泡成核(vesicle nucleation)、囊泡延伸(vesicle elongation)、自噬回收(Retrieval)与囊泡融合(fusion)等几个阶段中均参与调控。此外,miRNA也可通过其他方式调节细胞自噬。直接调控,直接作用的位点目前发现有:对STMN1基因(该基因编码的Stathmin蛋白被发现参与自噬调控), DRAM2 ,IRGM,线粒体自噬受体FUNDC1和NIX等。间接调控,即通过对细胞分子通路中重要的调控性蛋白进行调控,从而间接地调控自噬的过程。调控靶点有:SMAD4,FOXO3,ATM,RUNX3,p53;EZH2,PI3K/AKT通路,hnRNP A1,EGFR等。