关于MicroRNAs 的相关要点

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MicroRNAs（miRNAs）是由属于内源性单链小分子RNA，其长度约为19-24个核若酸。由基因序列上的片断转录并剪切加工而来，在RNA聚合酶II的作用下转录成为pri-pre-microRNA，通过一系列酶切之后形成成熟的microRNA，与RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RICS）结合于靶mRNA的3'-UTR或靶向5'UTR，甚至编码区域。其本身不具有开放阅读框架(ORF)，并且不编码蛋白质。功能体现于基因翻译后与表达之间的时段，其功能的体现方式在于它能和mRNA进行不同程度的靶向绑定，以碱基的互补结合力形成双链结构，从而影响基因组信息的传递。有些可阻遏翻译甚至直接降解mRNA，抑制基因表达。目前，已经有超过1000种人类miRNA被发现。miRNAs影响多种病理、生理过程，例如细胞发育、分化、干细胞功能等。

在动物细胞内，microRNA生存周期中包含其5种状态:

①带有尾巴结构和发卡结构的Pri-microRNA ,

②仅带有发卡结构的Pre-microRNA ,

③双链形式的microRNA/microRNA*复合物、

④单链microRNA ,

⑤已靶向靶序列的microRNA/target-link结合物。

其中，Pri-microRNA就是带有两种特殊结构的microRNA gene转录物，该转录物在其基因转录剪切后，由于自身呈单链结构，带有尾巴结构、发卡结构和碱基茎区的分子。该茎区遵循W-C配对原则。带有尾巴结构和发卡结构的Pri-microRNA 经过一种酶去尾处理后形成保留下茎区和发卡结构的Pre-microRNA, 而Pre-microRNA在细胞核内外都能检测到。双链形式的microRNA/microRNA*复合物少了发卡环结构，使得microRNA剪切过程形成了成熟的双链结构。双链结构其实就是Pri-microRNA 中茎区的一部分，它是microRNA和microRNA*的复合物。当解链酶作用后，microRNA成熟体(单链)则产生了，同时也生成了单链的microRNA*。通常情况下，简单认为microRNA*链是不具有功能的、仅与microRNA互补的单链RNA，指出其在与microRNA链分离后，在细胞内逐渐降解。不过大量研究陆续证实，有的 microRNA*链也能起到microRNA的靶向作用，从而导致靶序列所在区域的基因沉默。有研究指出microRNA链和microRNA*链是相对的，当其中一条microRNA单链在发挥自有的、特有的功效时，microRNA*链相对于该功能不发挥microRNA作用, 但是在不同组织、不同细胞表达过程中，microRNA*链发挥microRNA作用时，与其互补的链则不发挥该功能。

在植物中microRNA的Pre-microRNA包含有两种形式，一种和动物microRNA的仅带有发卡结构的Pre-microRNA 一致，另外一种则是带有尾巴结构的Pre-microRNA，并且动物microRNA的Pri-microRNA仅存在于细胞核内；Pre-microRNA同时存在于细胞核内与细胞核外；其它3种状态均存在于细胞核外。而植物microRNA的Pre-microRNA 和Pri-microRNA存在于细胞核内；双链形式的microRNA/microRNA*复合物同时存在于细胞核内外；单链microRNA 和已靶向靶序列的microRNA/target-link结合物

存在于细胞核外。

成熟的miRNA具有如下特点：

a．高度保守性、时序性和组织特异性，miRNA 的表达具有时间特异性和空间特异性；

线虫中发现的 miRNA 有三分之一以上可以在人体细胞内找到同源体。目前发现的大多数miRNA 的表达呈现出时序性和组织特异性。有研究发现在线虫内一些 miRNA 呈发育时间特异性表达，在线虫发育的晚期和成虫阶段表达。miRNA 表达还具有细胞特异性或组织特异性，这个特点提示 miRNA 的分布可能决定组织和细胞的功能特异性，也可能参与了复杂的基因调控，对组织的发育起重要作用。

b．多靶效应，一个miRNA 可以靶向多种不同的mRNA。

c. 基因簇集现象：基因簇（genecluster）是指基因家族中来源相同、结构相似和功能相关的基因在染色体上彼此紧邻所构成的串联重复单位，定于染色体的的特殊区域。miRNA 基因并非随机分布，从单一 pri-miRNA 加工而来的共表达 miRNA存在基因簇集现象，miRNA簇集的存在可能与miRNA基因的协同作用有关.

d. 成熟的miRNA 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；

根据miRNA 基因在基因组中的定位，可将其分为四类：

a. 位于可编码基因内含子的miRNA；

b. 位于非编码基因内含子的miRNA；

c. 位于可编码基因外显子的miRNA；

d. 位于非编码基因外显子的miRNA;

总之，miRNA 的转录或是独立转录或是与其他ncRNA 或 mRNA 共转录。miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或者基因簇等形式存在于基因组中，而且绝大部分定位于基因间隔区(intergenic region，IGR)，也有部分来自于内含子区。

约60%的miRNA为独立转录表达；15%的miRNA为成簇存在而共同转录；其余还有约25%的miRNA定位于功能基因内含子，随基因转录表达。

miRNA的作用机制

microRNA成熟体通过与mRNA靶的一段序列形成互补双链结构，以达到调节功能。这种互补形式存在强弱之分，即双链结合上，存在互补碱基的多寡性，从而决定了microRNA的不同调节机制。

在microRNA发挥其功能时，它与靶基因如果具有更好的互补性，主要通过对靶向的目标mRNA起到直接切割mRNA，以影响其表达。而这种作用方式，通常是植物microRNA偏好的靶标作用方式。如果在microRNA与靶序列的结合中，存在较多的错配，则主要通过转录后抑制的方式，对mRNA的翻译过程起到干扰作用，这种作用通常存在于动物microRNA的作用机制中。