【non-coding RNA】 非編碼RNA有哪些？
本文圖片來源網(wǎng)絡(luò)或?qū)W術(shù)論文,，文字部分來源網(wǎng)絡(luò)與學(xué)術(shù)論文,，僅供學(xué)習(xí)使用。
目錄
【non-coding RNA】 非編碼RNA有哪些,？
1,、mRNA, tRNA和rRNA
2、長非編碼RNA (LncRNA)
3,、microRNA (miRNA)
4,、小分子干擾 RNA (siRNA)
5、Piwi 相互作用 RNA (piRNA)
6,、小分子RNA(small RNA)
7,、端粒酶RNA
8、環(huán)狀RNA（circRNA）
1,、mRNA, tRNA和rRNA
20世紀(jì)40年代初,，人們確定脫氧核糖核苷酸（DNA）在細(xì)胞核中，20世紀(jì)60年代,，蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的核糖體上組裝,，這一重要發(fā)現(xiàn)表明在核內(nèi)染色體與核外核糖體之間必然存在一個(gè)“橋梁”。遺傳信息究竟是怎樣被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中的,？
由此,，科學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了信使RNA（mRNA），mRNA是DNA在核內(nèi)合成并被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)為蛋白合成提供模板,，而mRNA翻譯的過程在核糖體上進(jìn)行,。后續(xù)發(fā)現(xiàn)了核糖體RNA（rRNA），它是組成核糖體的主要成分,，核糖體是合成蛋白質(zhì)的工廠,。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）識(shí)別mRNA上的密碼子，一面搬運(yùn)來相應(yīng)的氨基酸連接在一起合成多肽。它們把氨基酸搬運(yùn)到核糖體上,，tRNA能根據(jù)mRNA的遺傳密碼,，依次準(zhǔn)確地將它攜帶的氨基酸，摻入正在合成的肽鏈中,，實(shí)現(xiàn)肽鏈的延伸,。
轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，2022轉(zhuǎn)運(yùn)的就是你,，好運(yùn)到家,！
2、長非編碼RNA (LncRNA)
人類基因組中有約30億個(gè)堿基,，大約只有2%可以編碼蛋白，但是剩下98%的區(qū)域大多數(shù)也會(huì)被轉(zhuǎn)錄成了RNA,。非編碼RNA雖然不編碼蛋白質(zhì),，但是以調(diào)控分子等多種身份參與了重大生命活動(dòng)的各個(gè)層次。這些非編碼RNA不能翻譯正常的蛋白質(zhì),，但是可以編碼一些小肽序列,。LncRNA長度至少大于200nt 通常大于500nt。根據(jù)LncRNA在基因組上相對(duì)于蛋白編碼基因的位置,，可以將其分為sense,、antisense、bidirectional,、intronic,、intergenic這5種類型。
LncRNA的功能有：
（1）表觀遺傳學(xué)調(diào)控
某些特異的LncRNA會(huì)招募染色質(zhì)重構(gòu)和修飾復(fù)合體到特定位點(diǎn),，改變DNA/RNA甲基化狀態(tài),、染色體結(jié)構(gòu)和修飾狀態(tài)，進(jìn)而控制相關(guān)基因的表達(dá),。很多DNA/RNA甲基化突變與癌癥等某些疾病發(fā)生有關(guān),，而染色質(zhì)修飾狀態(tài)的改變也通常會(huì)影響到某些基因的表達(dá)狀態(tài)，最常見的是在啟動(dòng)子區(qū)域出現(xiàn)的H3K4me3,、H3K9me2及H3K27me3修飾等,，這些組蛋白修飾會(huì)改變?nèi)旧|(zhì)活性，從而促進(jìn)或抑制轉(zhuǎn)錄,，控制基因表達(dá),。
（2）轉(zhuǎn)錄調(diào)控
在真核細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于基因轉(zhuǎn)錄非常重要,，它們可以結(jié)合到基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA上,，控制RNA轉(zhuǎn)錄、定位和穩(wěn)定性。一些LncRNA會(huì)作為配基,，與一些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,，形成復(fù)合體，控制基因轉(zhuǎn)錄活性,。
（3）轉(zhuǎn)錄后調(diào)控
LncRNA會(huì)直接參與到mRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控過程中,，包括可變剪切、RNA編輯,、蛋白翻譯及轉(zhuǎn)運(yùn)等過程中,。這些過程對(duì)于基因功能多態(tài)性非常重要。參與mRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的主要為antisense LncRNA,，在mRNA可變剪切調(diào)控過程中,，antisense LncRNA會(huì)與mRNA互補(bǔ)區(qū)域結(jié)合，影響某些剪切位點(diǎn)募集剪切體,，控制mRNA剪切過程,，同時(shí)也會(huì)對(duì)RNA編輯(A-to-l)產(chǎn)生影響。在mRNA核轉(zhuǎn)運(yùn)及胞內(nèi)定位過程中,，也有一些antisense LncRNA同mRNA互作,，發(fā)揮調(diào)控作用。
（4）調(diào)控miRNA
除了直接調(diào)控mRNA,，LncRNA還會(huì)通過控制miRNA表達(dá)來影響其靶基因的表達(dá)量,。在一些腫瘤細(xì)胞和特定組織中，一些IncRNA會(huì)攜帶有某些miRNA的“種子序列”,，像海綿一樣結(jié)合miRNA,，從而阻止miRNA同其靶mRNA結(jié)合。
3,、microRNA (miRNA)
miRNA是一個(gè)十分巨大的非編碼小分子RNA家族,，在人類細(xì)胞中已鑒定了千余種miRNA，調(diào)控超過30%的基因表達(dá),。每個(gè)miRNA可以有多個(gè)靶基因,，而幾個(gè)miRNA也可以調(diào)節(jié)同一個(gè)基因。這種復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)既可以通過一個(gè)miRNA來調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá),，也可以通過幾個(gè)miRNA的組合來精細(xì)調(diào)控某個(gè)基因的表達(dá),。
miRNA的合成：miRNA 是一類長度約為 20-24 nt 的單鏈小分子，來源于形成獨(dú)特發(fā)夾結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄本pre-miRNA,。發(fā)夾狀 RNA 被加工成成熟的 miRNA,，形成 RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體 (RISC)，其中包含 Dicer 等 miRNA 相互作用蛋白,。miRNA 將通過 3'UTR 與靶 mRNA 轉(zhuǎn)錄本上的互補(bǔ)序列配對(duì),，導(dǎo)致靶基因沉默,。
miRNA的作用：在真核細(xì)胞生物中miRNA構(gòu)成高度復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，控制蛋白質(zhì)表達(dá)譜,，進(jìn)而決定各類細(xì)胞的功能及命運(yùn),。另一方面，miRNA與各種疾病有關(guān),，在人類腫瘤中發(fā)現(xiàn)大量miRNA表達(dá)異常,，因此，miRNA表達(dá)譜可以作為腫瘤等疾病臨床診斷,、分類,、分級(jí)甚至預(yù)后的指標(biāo)，并為治療提供新的靶點(diǎn),。
miRNA可以指導(dǎo)RISC通過翻譯抑制（基于miRNA和mRNA之間的較低互補(bǔ)性）下調(diào)基因表達(dá),，或者作為siRNA進(jìn)行并介導(dǎo)mRNA切割。轉(zhuǎn)錄后機(jī)制的選擇不是由沉默RNA（siRNA或miRNA）的來源決定的,，而是由互補(bǔ)程度決定的,。如果miRNA與其靶標(biāo)完美或幾乎互補(bǔ)，則可特異性切割靶mRNA,。內(nèi)源表達(dá)的miRNA通常與其靶基因不完全互補(bǔ),，并通過翻譯抑制調(diào)節(jié)對(duì)基因表達(dá)的影響,。越來越多的證據(jù)表明,，miRNA表現(xiàn)出與細(xì)胞生長，發(fā)育和分化有關(guān)的各種關(guān)鍵調(diào)節(jié)功能,，并與各種人類疾病有關(guān),。
4、小分子干擾 RNA (siRNA)
雙鏈RNA分子可誘導(dǎo)RNA干涉作用（RNA interference, RNAi）,，隨后的研究揭示RNA干涉是由于外源導(dǎo)入的RNA雙鏈經(jīng)RNase III類核酸酶Dicer切割加工,，形成21~25個(gè)核苷酸的雙鏈小RNA，被稱為小干擾RNA（siRNA）,。
siRNA 的合成：siRNA 是長鏈線性 dsRNA,，被 Dicer 加工成長度為 20-24 nt 的成熟 siRNA，加載到 RISC 后指導(dǎo)沉默,。與 miRNA 相似,，它們通過被稱為 RNA 干擾 (RNAi) 的過程介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后沉默，在該過程中,，siRNA 干擾互補(bǔ)核苷酸序列的表達(dá),。
5、Piwi 相互作用 RNA (piRNA)
?piRNA 是小分子 ncRNA (24-31nt),，能夠與 Argonaute 家族的 Piwi 蛋白形成復(fù)合物,。piRNA 的特點(diǎn)是 5’端有尿苷，3’端有 2’-O-甲基修飾。其主要作用是在種系發(fā)育過程中沉默轉(zhuǎn)座因子,。
siRNA miRNA和piRNA的合成過程
6,、小分子RNA(small RNA)
存在于真核生物細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，100nt-300nt長度,，多的每個(gè)細(xì)胞中可含有105 ～106 個(gè)這種RNA分子,，少的則不可直接檢測到, 它們由RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ所合成, 其中某些像mRNA一樣可被加帽。
小分子RNA通常與蛋白質(zhì)組成復(fù)合物,，在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起重要的作用,。
小分子RNA主要有兩類：一類是snRNA(small nuclear RNA),存在于細(xì)胞核中；另一類是scRNA(small cytoplasmic RNA),，存在于細(xì)胞質(zhì)中,。
1）snRNA：
snRNA (small nuclear RNA，小核RNA）,。它是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過程中RNA剪接體的主要成分,。發(fā)現(xiàn)有五種snRNA，其長度在哺乳動(dòng)物中約為100～215個(gè)核苷酸,。snRNA一直存在于細(xì)胞核中,，與40種左右的核內(nèi)蛋白質(zhì)共同組成RNA剪接體，在RNA轉(zhuǎn)錄后加工中起重要作用,。某些snRNPs和剪接作用密切相關(guān),，它們分別與供體和受體剪接位點(diǎn)以及分支順序相互補(bǔ)。
（真核細(xì)胞的Pre-mRNA剪接是由snRNA介導(dǎo)的）
（2）snoRNA：
其中位于核仁內(nèi)的snoRNA稱為核小體RNA（small uncleolar RNA）,，參與rRNA前體的加工及核糖體亞基的組裝,。
（3）scRNA：
scRNA（small cytoplasmic RNA，細(xì)胞質(zhì)小RNA）主要位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi),，種類較多,，參與蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸。SRP顆粒就是一種由一個(gè)7SRNA和六種蛋白質(zhì)組成的核糖核蛋白體顆粒,，主要功能是識(shí)別信號(hào)肽,，并將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。
7,、端粒酶RNA
端粒酶RNA(Telomerase RNA Component,，TERC），是真核生物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種非編碼RNA,。TERC是端粒酶的一部分,，在端粒延伸過程中，TERC作為端粒繼續(xù)延伸的模板,，由端粒酶催化實(shí)現(xiàn)端粒的延長,。
端粒酶是一種核糖核蛋白聚合酶,，其通過向端粒末端添加端粒重復(fù)序列TTAGGG維持端粒的長度。該酶由一個(gè)具有反轉(zhuǎn)錄功能的蛋白分子(TERT)和TERC組成,。端粒酶參與細(xì)胞衰老調(diào)控,。在真核生物出生后的正常體細(xì)胞中，端粒酶處于抑制狀態(tài),。染色體復(fù)制過程中,，由于模板DNA起始端被RNA引物先占據(jù)，新生鏈隨之延伸,。引物RNA脫落后,，其空缺處的模板DNA無法再度復(fù)制成雙鏈。因此,，每復(fù)制一次,，末端DNA就縮短若干個(gè)端粒重復(fù)序列，即出現(xiàn)真核細(xì)胞分裂中的“末端復(fù)制問題”染色體每復(fù)制一次,，端粒即發(fā)生縮短,。一旦端粒消耗殆盡，細(xì)胞將會(huì)立即激活凋亡機(jī)制,，即細(xì)胞走向凋亡,。端粒酶表達(dá)的失調(diào)，將導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生,。
8,、環(huán)狀RNA（circRNA）
circRNA是一種形成共價(jià)閉合連續(xù)環(huán)的RNA。最早在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的環(huán)狀DNA（質(zhì)粒）,。
許多環(huán)狀RNA是由蛋白質(zhì)編碼基因產(chǎn)生的,。沒有5'和 3'端,。
|
