miRNA的特征、功能及识别方法等详解

互联网2013-08-19

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什么是miRNA

MicroRNAs （miRNAs） 是一种大小约21—23 个碱基的单链小分子RNA ，是由具有发夹结构的约70-90 个碱基大小的单链RNA 前体经过Dicer 酶加工后生成，不同于siRNA （双链）但是和siRNA 密切相关。据推测，这些非编码小分子RNA （miRNAs ）参与调控基因表达，但其机制区别于siRNA 介导的mRNA 降解。第一个被确认的miRNA 是在线虫中首次发现的lin-4 和let-7 ，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 。

miRNA 的特征

已经被鉴定的miRNAs 据推测大都是由具有发夹结构、约70 个碱基大小形成发夹结构的单链RNA 前体经过Dicer 酶加工后生成的，有5’ 端磷酸基和3’ 羟基，大小约21—25nt 的小分子RNA 片断，定位于RNA 前体的3’ 端或者5’ 端。

最近3 个研究小组分别从线虫、果蝇和Hela 细胞中鉴定的100 个新miRNAs 中，有15% 跨越线虫、果蝇和哺乳动物基因组具有高度的保守性（只有有1—2 个碱基的区别），Lau 和Bartel 实验室的同事更加认为：所有的miRNAs 可能在其他物种中具有直向同源物（Ortholog ，指那些起源于同一祖先，在不同生物体中行使同一功能的基因群就可比作为一个门类，这些类似的基因被称为“ 直向同源物” ）。

Bantam 最早被认为是果蝇中参与细胞增殖的一个基因位点。已知几个包含增强子的转座子插入跨越这个位点的一段12.3kb 区域会导致果蝇的眼和翅重复生长，而由转座子介导的一段跨越该位点的23kb 片断缺失则导致突变果蝇个体小于野生型果蝇。Cohen 和同事用一段3.85kb 的片断导入21kb 片断缺失的果蝇中使其恢复原来的大小。但是奇怪的是表达这个3.85kb 片断中的EST 却没有同样的效果。Cohen 将这个片断和疟蚊Anopheles gambiae 的同源序列进行比较，发现一段90bp 的高度保守区，经过RNA folding program （mfold） 发现这个保守序列可以形成发夹结构，使得这个区段很象是一个miRNA 的前体。这个结果经过Northern blot 证实突变果蝇的幼体缺少一个21bp 的bantam miRNA ，用这个90bp 的mRNA 前体经过一系列的“ 功能缺失”—“ 功能恢复” 实验，证实 bantam miRNA 在细胞增殖中的作用。研究人员用计算机程序检索在hid mRNA 的3’ 非编码区找到了bantam 的3 个潜在的结合位点（ hid 是果蝇中一个诱导凋亡的基因），并证实 bantam miRNA 抑制hid 的翻译而非转录。

miRNAs 的表达方式各不相同。部分线虫和果蝇的miRNA 在各个发育阶段的全部细胞中都有表达，而其他的miRNA 则依据某种更为严谨的位相和时相的表达模式（a more restricted spatial ａnd temporal expression pattern ）—— 在不同组织、不同发育阶段中miRNA 的水平有显著差异。

miRNA 的功能

对microRNAs （miRNAs） 的研究正在不断增加，原因是科学家开始认识到这些普遍存在的小分子在真核基因表达调控中有着广泛的作用。在线虫，果蝇，小鼠和人等物种中已经发现的数百个miRNAs 中的多数具有和其他参与调控基因表达的分子一样的特征—— 在不同组织、不同发育阶段中miRNA 的水平有显著差异，这种miRNAs 表达模式具有分化的位相性和时序性（ differential spatial ａnd temporal expression patterns (责任编辑：大汉昆仑王)