snoRNA 的结构与功能

编者按：不同 生物 中RNA 结构和功能多样性与生命多样性的关系等问题是当前生命科学重大基础研究的前沿，特别随着基因组、蛋白质组计划相继提出后，RNA 组学研究已经成为分子 生物 学研究的新的生长点。本期RNA 专题由王恩多院士牵头，共组织了八篇与RNA 研究相关的高质量文章。在此，向王恩多院士及各位专家对本刊的大力支持表示衷心的感谢！

张筱晨， 周 惠， 屈良鹄~1~0~0~0~0~Kbr_~H~M~1~0~0~0~0~A中山大学生物工程研究中心，广州510275)
摘　要：核仁小分子RNA(snoRNA)是一类广泛分布于真核生物细胞核仁的小分子非编码RNA，具有保守的结构元件，并以此划分为3 大类：box C/D snoRNA、box H/ACA snoRNA 和MRP RNA。其中box C/D 和box H/ACA 是已知snoRNA 的主要类型，以碱基配对的方式分别指导着核糖体RNA 的甲基化和假尿嘧啶化修饰。研究发现，snoRNA 除了在核糖体RNA 的生物合成中发挥作用之外，还能够指导snRNA、tRNA 和mRNA 的转录后修饰。此外，还有相当数量的snoRNA 功能不明，被称为孤儿snoRNA(orphan snoRNA)。在哺乳动物的孤儿snoRNA 中，印迹snoRNA(imprinted snoRNA)是最为特殊的一群，由基因组印迹区编码，具有明显的组织表达特异性。原核生物古细菌中类snoRNA 的鉴定表明这些非编码RNA 家族成员的古老起源；而哺乳动物中大量的snoRNA 反转座子的存在更为人们探索snoRNA 在基因组中扩增和功能进化提供了新的思路。
关键词：snoRNA；基因组印迹；snoRNA 反转座子
中图分类号：Q752; Q522　　文献标识码：A
Structure and function of snoRNAs
ZHANG Xiao-chen, ZHOU Hui, QU Liang-hundefined
(Biotechnology Research Center, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)
Abstract: Small nucleolar RNAs (snoRNAs) represent an abundant group of noncoding RNAs with existence in the nucleolus of eukaryotes. Based on the conserved structure elements, the majority of snoRNAs can be divided into two families, box C/D snoRNAs and box H/ACA snoRNAs, which function on 2" -O- methylation and pseudouridylation of rRNA, respectively, through the formation of a canonical guide RNA duplex at the modification site. However, recent studies show that the complexity of the two snoRNA guide families is far beyond expectation. Dozes of novel snoRNAs target other cellular RNAs, including snRNAs, tRNAs and even mRNAs. In addition, an increasing number of orphan snoRNAs without known targets were identified, and remarkably, imprinted snoRNAs were among them, which are encoded by genomic imprinting region and expressed in a tissue-specific pattern. Furthermore, the ancient origin of these noncoding RNA families was reflected by the identification of snoRNA homologs in Archaea, and latest characterization of snoRNA retrogenes offers new perspectives to their proliferation and evolution.
Key words: snoRNA; genomic imprinting; snoRNA retrogene

核仁小分子RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)是一类小分子非编码RNA，且多富集于核仁，代谢稳定。典型的snoRNA 具有如下主要特征：分子大小约为60 － 400 nt；具有类似核仁提取物的性质(抗盐性)；需要与特定蛋白质结合形成核糖 核蛋白 体(ribonucleoprotein paricles, snoRNP)，并以此形式存在和行使功能；snoRNA 分子具有多种与蛋白质相互作用的保守序列元件[1]。

snoRNA在核糖体RNA前体的剪接加工和转录后修饰过程中起重要作用，主要与2"-O- 核糖甲基化及假尿嘧啶化修饰有关[2]。研究表明，在每个真核生物的核糖体上，分别有大约50 － 100 个的2"- O- 核糖甲基化和假尿嘧啶化的修饰位点。这些修饰位点都位于成熟核糖体中最保守的重要功能区，特别是肽基转移酶中心和大小亚基结合部位。虽然这些由snoRNA 指导的核苷酸修饰看起来对于细胞的生存和生长并非必需，但这些修饰可能调整rRNA 折叠以及与核糖体蛋白的相互关系，从而对核糖体的生物合成和活性起到调节作用。

由于snoRNA 与真核生物核糖体的密切联系，自20 世纪90 年代以来，snoRNA 日益受到人们的高度关注。尤其随着近年来在计算机RNA组学和实验RNA组学上的突破[3,4]，对snoRNA的研究迅速发展，揭示出snoRNA 的结构与功能、基因组织和表达方式等方面高度的多样性。

1　snoRNA的结构与分类
根据结构元件，目前已知的snoRNA 可以划分为3 大类：box C/D snoRNA、box H/ACA snoRNA 和MRP RNA[1,5,6]。MRP RNA是极为特殊的snoRNA，在数量和功能上都迥异于其他snoRNA。 MRP RNA 只有一种分子存在于细胞中，并与九种蛋白质结合形成MRP RNA 复合物，参与5.8S rRNA 的加工和线粒体DNA 的复制；另外，作为RNase P 的RNA 成分，它参与了tRNA 的5" 端成熟过程。细胞中主要的snoRNA 是box C/D snoRNA 和box H/ACA snoRNA。