[理学]siRNA和miRNA简介.ppt

siRNA和miRNA简介 前言 近些年来，人类发现了许多不同种类的RNA分子，其中最为重要的是小RNA分子的发现。 有些小RNA分子 能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。 在2002年度Science评选的10大科学成就中RNAi名列榜首。随着对小分子RNA研究的不断深入，研究人员开始认识到：小分子RNA的世界一点都不小。有人推测：小分子RNA可能代表一个新层次上的基因表达调控方式。 小RNA分子本身又包含了若干类RNA，根据小 RNA 的生成、结构和功能大约可分为以下几类： miRNA的研究起始于时序调控小RNA（stRNAs）。1993年，Lee等在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegan）中发现了第一个可时序调控胚胎后期发育的基因lin-4。2002年，Reinhart等又在线虫C.elegan中发现第二个异时性开关基因let-7。2001年10月《science》报道了三个实验室从线虫、果蝇和人体克隆的几十个类似C.elegan的lin-4的小RNA基因，称为microRNA。随后多个研究小组在包括人类、果蝇、植物等多种生物物种中鉴别出数百个miRNAs。对一部分miRNAs的研究分析提示：miRNAs参与生命过程中一系列的重要进程，包括发育进程，造血过程，器官形成，凋亡，细胞增殖，甚至是肿瘤发生 。 What are microRNAs？（1） miRNA是广泛存在于真核生物中的一组短小的、不编码蛋白质的RNA家族，它们是由19-25个核苷酸（nt）组成的单链RNA（3‘端可有1~2个碱基长度的变化）； miRNA的表达具有组织特异性和阶段特异性。即：在不同组织中表达有不同类型的miRNA,在生物发育的不同阶段里有不同的miRNA表达； 编码miRNA 的基因可位于基因组的非编码区，以及编码蛋白质基因的内含子、外显子和非翻译区。这些基因在基因组中成簇排列或分散排列。 What are microRNAs？（2） miRNA具有高度保守性，即各种miRNA都能在其他种系中找到同源体； miRNA独有的特征：其5＇端第一个碱基对U有强烈的倾向性，而对G却有抗性，但第二到第四个碱基缺乏U，一般来讲，除第四个碱基外，其他位置碱基通常都缺乏C miRNA执行一定的生物学功能： 对与其互补的mRNA表达水平具有调节作用； 一些偏大的miRNA可能参与了基因组的重组装（27nt）； miRNA的成熟 据体内外实验研究表明miRNA的生成至少需要两个步骤： 1）由长的内源性转录本（pri-miRNA)生成70nt左右的miRNA前体（pre-miRNA)，该过程发生在细胞核; 2)将pre-miRNA加工为成熟miRNA，该过程发生在细胞质中。 Pre-miRNA Pre-miRNA 是由内源性基因间区或内含子的DNA反向重复序列转录而来,它是一种长约70nt的非编码RNA, 具有茎-环结构也即发夹状结构。 Pre-miRNA在Dicer的作用下可被剪切成miRNA miRNA 只是pre-miRNA 茎中的一个臂 miRNA与靶mRNA的作用模式： 1）二者不完全互补，即二者不完全配对结合时，主要影响翻译过程（阻遏翻译）而对mRNA的稳定性无任何影响。这种miRNA是目前发现最多的种类。如线虫的lin-4。 2）二者完全互补，即二者完全配对结合后，类似siRNA与靶mRNA的结合，特异性的切割mRNA。如miR39/miR171 当miRNAs 和编码蛋白质的mRNA 几乎完全配对时，miRNAs 诱导RNA介导（RNAi）的干扰途径。 3）上述两种模式均具备。当其与靶mRNA完全互补配对时，直接靶向切割mRNA，而不完全互补配对时起调节基因翻译的作用。如let-7 果蝇/线虫。 由于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,细胞中出现了dsRNA（注：病毒入侵，或者是自身合成RNA中出现错误，细胞内就会产生双链RNA，来阻止这些异常基因的表达）。Rde-1(RNAi缺陷基因-1)编码的蛋白质识别外源dsRNA，当dsRNA达到一定量的时候，Rde-1引导dsRNA与Rde-1编码的Dicer酶（Dicer是一种RNaseIII 活性核酸内切酶）结合，形成酶-dsRNA复合体。 在Dicer酶的作用下，这些双链RNA被加工成20-25nt的siRNA ，而后这些siRNA被组装进入一种RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced??silencing complex，RISC，由核酸内切酶、核酸外切酶、解旋酶等构成，作用是