常见非编RNA介绍

wangprince2017 2018-07-17

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常见非编RNA介绍

非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)，指的是不被翻译成蛋白质的一类小RNA，长度一般为20～25个核苷酸(nucleotide，nt)，转录ncRNA的DNA序列叫非编码RNA基因。

随着生物学的发展和多学科的相互渗透，人们对ncRNA的认识日渐加深，近十几年来，发现了大量新的ncRNA，虽然它们没有编码蛋白质的功能，但参与蛋白质翻译过程，是RNA实现功能的关键分子。

1.tRNA

tRNA分子较小，长度约74～95nt，其主要作用是在蛋白质合成中转运氨基酸。

tRNA基因全长约140个碱基对(bp)，基因成簇排列，外显子和内含子间隔分布。此外，一个转录单位还包括启动子和终止子等元件。

tRNA的合成过程包括起始、延长和终止3个阶段。

真核生物转录起始需要转录因子与RNA聚合酶等形成转录起始复合物，共同参与转录起始过程；

tRNA的延长靠RNA聚合酶Ⅲ(PolⅢ)的催化，合成方向为5’一3’；

当RNA聚合酶行进到DNA模板的终止信号时，RNA聚合酶就不再继续前进，转录终止。

以上过程生成的是tRNA的前体，前体tRNA需要经过加工和修饰后才能成为有活性的、成熟的tRNA。

2.rRNA

rRNA是核糖体的组分之一，参与蛋白质的合成。

在哺乳动物中，rRNA占转录总RNA的50％以上，其基因在细胞中约有几百个拷贝，转录的主要场所在核仁区，每个rRNA基因单位都包含了rRNA基因的启动子、增强子、基因间启动子、复制起点、转录终止子和复制又障等元件。哺乳动物中47S的rRNA前体由DNA依赖的RNA聚合酶I转录，之后被加工成成熟的18S、5．8s和28S的rRNA，再与Pol llI转录的5S rRNA一起参与组成核糖体主要的催化和结构中心。rRNA基因在转录和转录后加工过程中能对外界环境变化作出响应，并与细胞周期有关。

3.小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)

siRNA是RNA干涉(RNAi)过程中出现的一种约21～25nt的小分子RNA，

一般由Dicer核酸酶加工而成，可引发与之互补的目标mRNA的沉默。

siRNA可由人工合成或载体表达，RNA病毒入侵、转座子转录、基因组中反向重复序列转录等原因可能导致细胞中出现双链RNA(dsRNA)，dsRNA被Dicer核酸内切酶Ⅲ(RNaseⅢ)加工成21～25nt的siRNA。

siRNA双链结合一个核酶复合物，从而形成RNA诱导沉默复合物(RNA—induced silencing complex，RISC)。RISC是RNA干涉过程中一种关键复合物，一般认为它可能包括内切核酸酶、外切核酸酶、解旋酶等酶活性。RISC的激活需要依赖ATP将小分子RNA解双链的过程，解成单链的siRNA引导激活的RISC，通过碱基配对定位到同源mRNA转录本上，并在距离siRNA3’端l2个碱基的位置切割mRNA。mRNA在转录后降解，从而抑制基因表达，因而RNAi又称之为转录后基因沉默。同时siRNA可大量扩增，并转运出细胞，扩散至整个机体。siRNA还可以作为一种特殊的引物，引起级联放大效应，这一过程被称为随机降解PCR反应。

4 微小RNA(microRNA。miRNA)

miRNA在真核细胞中普遍存在，是由一大类非编码小RNA(约21～23nt)组成的。作为内源性的翻译抑制因子，miRNA主要通过与靶mRNA的3’一非翻译区的碱基互补配对而起作用。当其与mRNA不完全配对时，抑制翻译过程；完全配对时，则切割或降解靶mRNA。

miRNA基因在核内由RNA聚合酶II转录而来，初产物是pre—miRNA，具有1个或多个茎环结构。pre— miRNA由细胞核输送到细胞质后，被核酸酶Dicer切割成约22nt的双链，该双链迅速被引入沉默复合体(RISC)中，其中一条成熟的单链miRNA保留在这一复合体中。成熟的单链miRNA结合到与其互补的mRNA的位点，通过碱基互补配对抑制基因表达。这种作用机制在各物种间比较保守，且在机体的基因表达调控网络中具有时空特异性。

5 小核RNA(small nuclear RNA，snRNA)

snRNA是真核细胞核内的一组小分子RNA，分子较小，约含50—200nt，其主要作用是与有关蛋白结合形成小核糖核蛋白体(snRNP)，对RNA的前体进行加工。snRNA在核内转录，但snRNP在胞浆组装，发挥功能则又在核内，所以需要跨核膜转运。

6 小分子核仁RNA(small nueleolar RNA，snoRNA)

Weinberg在哺乳动物体内发现了第一个snoRNA，其主要作用是参与细胞核中前体rRNA的加工与修饰。随后在脊椎动物、酵母和植物中也发现了大量的snoRNA，它们是一类典型的ncRNA。

在脊椎动物中，除少数snoRNA基因单独转录外，大部分snoRNA由蛋白质编码基因的内含子编码。

酵母中除7个内含子基因和5个多顺反子snoRNA基因簇外，大部分snoRNA由单独基因编码。植物中的大部分snoRNA基因属于多顺反子基因簇，这些多顺反子基因簇部分是内含子，它们分别由2—5个snoRNA基因组成。

ncRNA基因数量巨大，除上述几种ncRNA外，转移一信使RNA(transfer—messenger RNA，tmRNA)、小胞浆RNA(small cytoplasmic RNA，seRNA)、信号识别颗粒RNA等也都属于ncRNA，它们在染色体复制，转录调节，RNA加工、修饰，mRNA稳定性和翻译以及蛋白质降解和转运过程中都起了重要的作用。

近年来人们对neRNA的研究极大加快了RNA组学(RNomics)的研究步伐，ncRNA比以前想像的要丰富和重要得多，“RNA世界”中仍有大量的未知RNA有待于人们去发现。

真核生物基因结构 & mRNA结构

(一)基因结构

其实这个结构不完整，完整的如下：

主要注意UTR这个结构

(二)真核生物的基因结构包括编码区和非编码区。

1.编码区

编码区其实是断裂基因结构，也就是不连续基因。

具有蛋白编码功能的不连续 DNA 序列称为外显子，外显子之间的非编码序列为内含子。
每个外显子和内含子接头区都有一段高度保守的一致序列，即内含子5’末端大多数是 GT 开始，3’末端大多是 AG 结束，称为 GT-AG 法则，是普遍存在于真核基因中 RNA 剪接的识别信号。

第一个外显子首端 和 最后一个外显子末端，分别为翻译蛋白的起始密码子 和 终止密码子。

2.非编码区

首位和末位外显子两侧的区域为非编码区，也可以叫做侧翼序列，

侧翼序列中包含一些调控元件，比如启动子、终止子，还可能有增强子。

上游侧翼序列包含启动子区域，启动子区域包含：

· 5’端 TSS 上游约20～30个核苷酸的位置，有** TATA 框(TATA box)**，碱基序列为TATAATAAT，是RNA聚合酶的重要的接触点，

它能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录，影响着转录开始的位点。

· 5’端 TSS 上游约70～80个核苷酸的位置，有 CAAT 框(CAAT box)，碱基序列为GGCTCAATCT，

是 RNA 聚合酶的另一个结合点，它控制着转录的起始频率，而不影响转录的起始点。

· GC 框（GC box），位于CAAT 框的两侧，由GGCGGG 组成，是一个转录调节区，有激活转录的功能。

增强子可位于转录起始位点上游或下游，一般在5’端转录起始位点上游约100个核苷酸以外的位置，

它不能启动一个基因的转录，但有增强转录的作用。

沉默子：抑制转录

终止子：AATAAA 序列和其下游的反向重复序列。终止子区域包含：

· 在3’端终止密码子下游有 AATAAA 短序列，可对 mRNA 的多聚腺苷酸化有重要作用：在 polyA 化之前，mRNA 的3‘端会水解掉10～15个碱基。AATAAA 作为 RNA 裂解信号，指导核酸内切酶在此信号下游10～15碱基处裂解 mRNA；在聚合酶作用下，在成熟 mRNA 的3‘端加150～250个A的 poly A。