微RNA

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甘蓝pre-microRNA中的茎环(stem-loop)二级结构

微RNAmicroRNAsmiRNA,又译小分子RNA)是真核生物中广泛存在的一种长约21到23个核苷酸RNA分子,可调节其他基因表达。miRNA来自一些从DNA转录而来,但无法进一步转译成蛋白质的RNA(属于非编码RNA)。miRNA通过与靶信使核糖核酸(mRNA)特异结合,从而抑制转录基因表达, 在调控基因表达、细胞周期生物体发育时序等方面起重要作用。在动物中,一个微RNA通常可以调控数十个基因.

这些RNA是从初级转录本(primary transcript),也就是pri-miRNA,转变成为称为pre-miRNA的茎环结构,最后成为具有功能的miRNA。

1989年,Victor发现线虫 ( C. elegans) 中有个基因 lin-4 抑制另一个基因 lin-14. 他们认为 lin-4 应该也表达一种调控蛋白质,因为基因转录成RNA并翻译成蛋白质是当时认为的公理。1993年,Victor的学生 Rosalind Lee 和 Phonda Feinbaum 克隆出了 lin-4,却发现这个基因非常小,而且这个基因的产物不是蛋白质,而是一个长度只有22个核苷酸的RNA。它是由单链的RNA分子产生,这个分子的一端折回来形成不完全的互补配对,称"发卡结构".

pri-miRNA长度大约为300~1000个碱基,pri-miRNA经过一次加工后,成为pre-miRNA即microRNA前体,长度大约为70~90个碱基;pre-miRNA再经过Dicer酶酶切后,成为长约20~24nt的成熟miRNA。实际研究中,pre-miRNA应用最早,也最广泛。近年研究发现microRNA的双臂对成熟miRNA的形成有着十分重要的作用。

与小分子siRNAs相比,miRNA在分子特性等方面是相似的,但也存在不少的差异。siRNA是双链RNA,3‘端有2个非配对碱基,通常为UU; miRNA是单链RNA。 siRNAs是由dsDNA在Dicer酶切割下产生,而成熟miRNAs的产生要复杂一些,首先pri-miRNA在核内由一种称为Drosha酶处理后成为大约70nt的带有茎环结构的Precursor miRNAs (pre-miRNAs), 这些pre-miRNAs再在Exportin-5帮助下转运到细胞核外之后再由胞质Dicer酶进行处理,酶切后成为成熟的miRNAs。

生命的一些重要活动如幼虫的生长发育细胞的发生和分化神经系统的分化等都被一些非编码蛋白的小RNA的调控, 而除miRNA、siRNA以外的小RNA我们目前知之甚少。

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