miRNA研究及相关技术.docVIP

miRNA研究及技术讨论 公光业 M110107259 摘要：(MicroRNAs，miRNAs)是一种20~25个核苷酸RNA，不具有编码功能，定位于RNA前体的3’端或者5’端。它广泛存在于植物、病毒、哺乳动物当中。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。MRNA 是除了DNA外的基因分子生物学的又一庞大家族， miRNA 就是这个家族中的一个非常重要的成员。1993 年，Lee 等在线虫（C.elegans）发现了第一个定时调控胚胎后期发育的基因lin-4，也就是第一个miRNA；同时发现它不编码任何蛋白质，但是可以抑制Lin-14 蛋白表达,然而当时的这个发现并未引起太多的关注。直到 2000 年，Reinhart 等又在线虫C.elegan 中发现第二个miRNA -let-7， miRNA 这一非编码基因家族的重要成员才开始在人们的眼前逐渐清晰起来。 miRNA 是一类约22个碱基左右的非编码蛋白的RNA，通常在18~25 个碱基之间，成熟的miRNA 5 端有一个磷酸基团，3 端是羟基。它主要通过信使RNA的直接剪切，或者间接抑制翻译来实现基因调控作用。 1：miRNA生物学特征 分析表明,miRNA分子有以下几个明显特征: 1）广泛存在于真核生物中, 是一组不编码蛋白质的短序列RNA, 它不具有开放阅读框架( ORF)。在3’端可以有1~ 2个碱基的长度变化。2）能够互补配对结合于基因序列的侧翼区域，阻遏或抑制靶mRNA的翻译。3）成熟miRNA 的5’端有一磷酸基团, 3’端为羟基, 这一特点使它与大多数寡核苷酸和功能RNA 的降解片段区别开来。4）大多数miRNA基因以基因簇形式存在于基因组中，它们多以顺反子的形式转录出前体转录本，且大部分位于独立的转录单位中。5） miRNA在物种间具有高度的保守性、时序性和组织特异性。在生物发育的不同阶段，有不同的m iRNA 分子的表达；在不同组织中也可表达不同种类的miRNA分子，这种特异性揭示了miRNA分子可能参与了生物体中复杂的基因表达调控机制。 2：miRNA的产生和调控机理 miRNA在生物体的产生过程如下图所示： 首先携带miRNA 信息的基因通过RNA聚合酶Ⅱ转录生成较长的RNA，也就是通常所说的pri –miRNA，然后pri -miRNA会被一种叫做Drosha 的RNA内切酶Ⅲ剪切成60～70 个碱基的含有茎环结构的RNA,即pre-miRNA。随后，premiRNA被载体蛋白Exportin-5 从细胞核运输到细胞质中。到了细胞质以后，pre-miRNA 会从载体蛋白中脱落下来， 被一种叫做Dicer 的RNA内切酶Ⅲ 最终剪切成成熟的miRNA。此时的 miRNA 是双链的结构， 其中5 端热稳定性较差的一条链将被特异性地整合到RNA 诱导的沉默复合物(RISC)中，再与完全匹配的目标信使RNA结合，或者通过诱导miRNA 的降解，或者通过间接调节翻译，从而实现蛋白质表达的调控功能。 miRNA调控具有以下特点：交叉调节，动物miRNA与靶mRNA之间的不完全配对使得任何一个miRNA都可能作用于不同的mRNA，一个mRNA也可能受到多个不同miRNA的调节。自我调节，自我调节参与了miRNA 的生物合成和功能。例如，参与miRNA生物合成的一些酶也受到其产物miRNA的调节。Dcll mRNA编码一种植物Dicer蛋白参与miRNA的生成, 同时它也是miR2162的靶分子。可逆性调节,miRNA所致的翻译抑制在某些条件下是可逆的。当mRNA作为miRNA抑制的靶分子后,mRNA会被送至胞浆内的P体(Pbodies)重新定位。由此看来miRNA调控与蛋白水平的调节相比，更加节省能量；与转录水平调节相比，miRNA调节更迅速，而且是可逆的；内含子所编码的miRNA是一种对基因组资源的高效利用。 3:miRNA应用领域 目前只有一小部分miRNAs生物学功能得到阐明。这些miRNAs调节了细胞生长，组织分化，因而与生命过程中发育、疾病有关。通过对基因组上miRNA的位点分析，显示其在发育和疾病中起了非常重要的作用。一系列的研究表明：miRNAs在细胞生长和凋亡，血细胞分化，同源异形盒基因调节，神经元的极性，胰岛素分泌，大脑形态形成，心脏发生，胚胎后期发育等过程中发挥重要作用。例如，miR-273和lys-6编码的miRNA，参与线虫的神经系统发育过程；miR-430参与斑马鱼的大脑发育；miR-181控制哺乳动物血细胞分化为B细胞；miR-375调节哺乳动物胰