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 拟南芥 miRNAs 研究进展# 5 10 15 摘要：小 RNA(microRNAs，miRNAs) 在动物和植物中普遍存在,具有 21-25 个核苷酸的单链 小 RNA，是基因表达的重要调控因子，参与很多植物生长发育过程。本文就 miRNAs 的生 物合成，在拟南芥的生长发育，体外培养条件下细胞增殖，激素及胁迫响应方面的功能做简 单的介绍。 关键词：植物；miRNAs；植物发育；细胞增殖；激素；胁迫响应 中图分类号：Q943.2 Researches about miRNAs of Arabidopsis LI Juan1, XIANG Fengning2 (Life science School, ShanDong University, JiNan 250100) Abstract: MicroRNA is a sort of small RNA molecules about 22nt in length, which the critical regulator of gene expression, involved in many development processes of plants and animal. This article does a sample introduction about the biosynthesis, its function on the growth of Arabidopsis, cell proliferation in culture system, auxin and stress response. Keywords: plant; miRNAs; development of plant; cell proliferation; auxin; stress response 20 1 microRNA 小 RNA（miRNA）在动物和植物中普遍存在,参与转录后水平基因表达调控，具有~21 个核苷酸的单链小 RNA，它自身不具备开放阅读框（ORF），不具备编码蛋白质的能力。 截止到 2007 年，已经在不同的植物中发现了大量的 miRNAs：拟南芥 184 个、水稻 242 25 30 35 个、毛国杨 215 个、大豆 22 个、苜蓿 30 个、高粱 72 个、玉米 96 个等等，这些 miRNAs 在 控制植物的发育、开花时序、新陈代谢、应激反应等方面起着重要的作用。 2 miRNA 的生物合成 植物 miRNA 形成过程包括转录、加工成熟及功能复合体装配 3 个主要步骤，如图所示。 在细胞核内，miRNAs 基因首先转录成具有茎环结构的初级转录本（pri-miRNA），随后， 初级转录本被 DCL1 切割，切割位点远离或靠近茎环结构中环端的双链位点，释放 miRNA 前体（pre-miRNA），长度约为 70～200 nt。pre-miRNA 具有形成稳定的发夹结构的能力。 随后 DCL1 在另外一端的双链位点上进行第二次切割，即形成双链 miRNA:miRNA*，这个 结构是由成熟的 miRNA 片段与互补片段组成的。miRNA:miRNA*在 HASTY（HST）的作用 下出核，进而转移到蛋白功能复合体 RISC 中，其中含有 Argonaute 和 RNA 解旋酶， miRNA:miRNA*互补双链其中一条单链选择性结合到 RISC 上成为成熟 miRNA，而另一条单 链则被立即降解。成熟的 miRNA 靶向性的作用于 mRNA 参与基因转录后表达的调控（图 1-1），对各种各样的生物进程具有重要意义[1]。 -1- 40   图1 植物miRNA的生物合成过程 Fig.1 The biogenesis of plant miRNA  引自：李伟等，2005，生物化学与生物物理学进展，32：707-711 3 植物 miRNA 的作用机制 植物 miRNA 的作用机制主要有两种，采取何种沉默方式是由 mRNA 的特性所决定的， 45 50 若 miRNA 序列与靶 mRNA 序列近乎完全互补，则切割靶 mRNA；若 miRNA 序列与靶 mRNA 序列不完全互补，则抑制它的翻译。在 miRNA 切割过程中，miRNA 5 端的 2-8 位残基是与 靶 mRNA 互补的核心序列，而切割位点位于 miRNA 10-11 位核苷酸残基配对的靶 mRNA 的 ORF 区。而在 miRNA 抑制翻译中，miRNA 主要作用位点为靶 mRNA 的 3 UTR 区，通过改 变靶 mRNA 上核糖体密度或特异降解新合成的多肽来达到抑制 mRNA 翻译的目的[2]。 4 miRNA 在拟南芥中的功能 已在拟南芥中发现了近 200