小RNA的研究进展(一)

小RNA的研究进展(一)摘要概述了小RNA的发现过程,介绍了小RNA的特征、功能、作用机制,并对其研究进行展望,以期为小RNA的研究提供参考。关键词小RNA;发现;特征;功能;作用机制AbstractThediscoveryofsmallRNAwasexpounded,thecharacteristics,functionandmechanismofactionwereintroduced,andtheprospectoftheresearchwasmadeforthesmallRNAstudy.KeywordssmallRNA小RNA是一类新发现的长度为21~25个核苷酸的小分子RNA,它普遍存在于多细胞生物中,占整个基因组基因总数的2%左右。小RNA是最为重要的调控RNA分子,它可直接调控某些基因的开关,从而控制细胞的生长发育,并决定细胞分化的组织类型。根据小RNA的生长、结构和功能大约可分为3类:小干涉RNA(smallinterferingRNA,siRNA)、微RNA(microRNAs,miRNAs)和其他小RNA。小RNA在生物进化过程中高度保守,并已被证实参与和调控包括时序发育、细胞凋亡、神经元发育、激素分泌等在内的多种生理过程1]。小RNA自1998年被发现以来,至今已有飞速的发展,目前在种类、特征、分子机制等方面的研究都有了突破性的进展,研究前景十分广阔。1小RNA的发现1998年,生物学家发现,在果蝇和其他真核生物中导入外源双链RNA分子,可以使内源基因相应序列基因的mRNA降解,从而引发同源基因转录后基因沉默,这种基因表达的抑制作用称为RNA干扰。小干涉RNA在RNA干扰途径的中间产生,最终可导致靶mRNA降解产生RNA干扰作用2]。miRNAs是siRNA(smallinterferingRNA)之后发现的一种调节mRNA稳定的RNA。多数微RNA具有高度保守性、时序性和组织特异性。线虫的lin-43]和let-74]是最早被发现的微RNA,它们参与调控线虫的发育时序,后来将类似的RNA统称为微RNA。微RNA具有重要的调控功能,与生物体的阶段性发育密切相关。随着研究的深入,已发现微RNA在生命起源和早期进化、基因复杂性、疾病机理等方面的研究中具有更为深远的意义。近年来,德国、英国、美国3个实验室5-7]利用生物信息学、cDNA文库及分子克隆技术,在不同生物体细胞中克隆到包括lin-4和let-7在内的约150个21～25个核苷酸的非编码小分子RNA。这些RNA具有极强的调控作用,与生物体的阶段性发育密切相关,并意识到这是一个极为广阔的小分子RNA世界。2小RNA的特征截至目前,人们认为小RNA具有以下几个特点:一是小RNA是长21～25个核苷酸的单链,非编码蛋白的短序列RNA,本身不具有开放阅读框及蛋白质编码基因的特点,而是由独立的转录单位表达成熟的小RNA,有5＇磷酸和3＇羟基。二是具有高度的保守性。小RNA在进化过程中保持着“谨慎”的态度。一些小RNA的基因在进化中呈保守的趋势,在不同生物间行使同一功能,这些基因称为直向同源基因。三是在不同组织、不同发育阶段中,小RNA的水平有显著差异,一些小RNA呈时间发育特异性。四是小RNA绝大多数位于已知基因序列的外围,还有一些是成簇的,且簇生排列的基因往往协同表达。五是成熟的小RNA由Dicer酶从折叠的发夹状前体约60个核苷酸的一条臂上切割得来。3小RNA的功能小RNA有组织特异性,可能在调控基因表达及个体发育中起着重要作用,动物基因组中小RNA的丰富性和表达模式的多样性,表明它们广泛参与基因表达调控8],还可能以多种调节途径发挥作用9]。小RNA序列、结构、丰度和表达方式的多样性使其可能作为蛋白质编码RNA的调节子,对基因表达、细胞周期调控及至个体发育产生重要影响。生物个体中的一群小RNA,可通过自身的RNA干扰机制在生命过程的各个阶段关闭或调控基因表达水平,从而控制细胞的多种生命活动,尤其在发育过程中。4小RNA的作用机制小RNA能通过RISC以2种后转录的机制之一来调节基因表达。当miRNA进入到细胞质中的RISC复合物,如果成熟的miRNA识别并与目的mRNA序列高度互补配对,那么miRNA能使RNA在互补区特异断裂,并且断裂位点与小干涉RNA的相同,即在与miRNA第10、第11个残基配对的mRNA的核苷酸处;如果miRNA与目的mRNA的配对不是很精确,那么miRNA将抑制其翻译过程从而调控目的基因的表达。在mRNA断裂之后miRNA还保持完整,并且能继续识别和降解其他的mRNA。近几年人们对miRNA的形成和作用机制已经基本研究清楚,只是一些细节有待研究。