因就是一个非编码蛋白的RNA,C13orf25,这个转录本编码了mir-17-92基因簇,其中包含了7个miRNAs:miR-17-5p,miR-17-3p,miR-18a,miR-19a,miR-20a,miR-19b-1,and miR-92-1。他们由此推断,这个基因簇的过表达与肿瘤形成有关,而后通过实验研究证明,过表达Myc和mir-17-19-b1基因簇淋巴癌与仅有Myc过表达肿瘤相比较,具有更强的增殖能力,更低的细胞死亡率。这些实验证实,mir-17-19-b1中的miRNAs可以协同地行使癌基因的功能,其靶基因可能是在MYC过表达条件下激活的凋亡蛋白。当凋亡途径被
mir-17-19-b1去除,MYC可以诱导细胞不受控制地增殖,这导致了肿瘤发生。 ? O’Donnell等人单独证明了mir-17-92基因簇是一组可能的肿瘤相关的基因。他们用miRNAs芯片筛选过表达MYC,B细胞系P493-6中miRNA表达变化。他们发现MYC诱导了mir-17-92的表达,而这些miRNAs可以抑制E2F1的翻译。在这一模型中,mir-17-92基因簇所起的作用似乎是抑癌基因的作用,这与上面讨论的He等人的发现是相反的。这其中可能的机理是,尽管E2F1可以促进细胞增殖,但是当E2F1的表达水平超过一阈值,它也可以引起凋亡,在此情况下,miRNAs对于E2F1的负调控可能是通过阻断E2F1的诱导凋亡活性,从而促进MYC介导的细胞增殖,支持了He等提出的模型。 6 miRNA展望
miRNA在细胞分化,生物发育及疾病发生发展过程中发挥巨大作用,越来越多的引起研究人员的关注。随着对于miRNA作用机理的进一步的深入研究,以及利用最新的例如miRNA芯片等高通量的技术手段对于miRNA和疾病之间的关系进行研究,将会使人们对于高等真核生物基因表达调控的网络理解提高到一个新的水平。这也将使miRNA可能成为疾病诊断的新的生物学标记,还可能使得这一分子成为药靶,或是模拟这一分子进行新药研发,这将可能会给人类疾病的治疗提供一种新的手段。 7 miRNA鉴定及功能研究手段:
前鉴定miRNA常用的方法包括直接克隆鉴定,miRNA芯片分析和生物信息学预测。当然计算机预测的miRNA必须经过RT-PCR或Northern试验分析才能鉴定,另外也可以通过miRNA mimics和inhibitors从功能上进行实验鉴定。另外序列分析表明,至少有1/3的人类基因与miRNA调控相关,而且越来越多的试验证据表明miRNA还有很多功能未被发现。研究基因的功能通常是将其从基因组中敲除,然后观察敲除前后的变化,但在破译miRNA的功能,我们一般不会采用这种策略,而是通过增强或减弱该miRNA的表达来鉴定其功能。 miRNA mimics是模拟生物体内源的miRNAs,运用化学合成的方法合成,
能增强内源性miRNA的功能。而miRNA inhibitor是化学修饰的专门针对细胞中特异的靶miRNA的抑制剂。
近年来人工合成的miRNA(artificial miRNA,amiRNA)已经成功应用于沉默预期靶基因的表达及其功能研究,人工合成的miRNAs既能够特异性地沉默单一基因,也可以同时沉默多个相关但不相同的基因。miRNA mimics进一步增强内源miRNA的沉默作用,降低细胞内蛋白表达量,进行功能获得性(gain-of-function)研究;相反,使用化学合成的方法合成miRNA inhibitors,特异的靶向和敲除单个的miRNA分子,可以削弱内源miRNA的基因沉默效应,提高蛋白表达量,进行功能缺失性(loss-of -function)研究,可以用来筛选miRNA靶位点,筛选调控某一基因表达的miRNA,筛选影响细胞发育过程的miRNA。化学合成miRNA mimics和inhibitors是近年来研究的一个新热点,已经成为研究动植物基因家族功能的有用工具,并有望成为癌症治疗和临床研究的一种新策略。
十二、非编码RNA(ncRNA)
非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA),是指各种不转译成蛋白质的RNA分子。过去也称此类RNA为小RNA(sRNA),不过有些ncRNA分子其实相当大。其他较少使用的同义词还有非信使RNA(nmRNA)、小非信使RNA(snmRNA)或功能性RNA(fRNA)等。DNA序列中专门转录成非编码RNA的部分称为RNA基因或是非编码RNA基因。非编码RNA基因用来生产转移RNA与核糖体RNA,以及一些小RNA,如snoRNAs、microRNAs、siRNAs与piRNAs;较大的则有Xist、Evf、Air、CTN与PINK等。基因组中可生产非编码RNA的DNA比例目前仍未明了,最近的转录组及微阵列研究显示,在老鼠基因组中,可能有超过3万个长ncRNA。mRNA(信使RNA)末端也含有一些非编码区域(non-coding regions;UTRs),虽然这些部分并非蛋白质编码,但mRNA并不归类于非编码RNA。 十三、短发夹RNA(shRNA)
shRNA(short hairpin RNA,shRNA),包括两个短反向重复序列,中间由一茎环(loop)序列分隔的,组成发夹结构,由polⅢ启动子控制。随后在连上5-6个T作为RNA聚合酶Ⅲ的转录终止子。
在活体中输送―短干涉RNA‖(siRNA)的一种办法是,将siRNA序列作为―短发夹‖克隆进质粒载体中。当送入动物体内时,该发夹序列被表达出来,形成一个―双链RNA‖(shRNA),并被RNAi通道处理。然而,对成年小鼠肝脏中shRNA的表达的长期效应所做的一项研究为我们敲响了警钟。该研究结果表明,很多
shRNA在小鼠中表达时是有毒的。这种经常是致命的毒性似乎是由shRNA与内生微RNA之间为与Exportin-5结合所展开的竞争造成的。Exportin-5是一个参与将分子输送出细胞核的因子。人们对开发基于shRNA的疗法非常感兴趣,而此前几乎没有证据表明shRNA在活体中有很强毒性。 十四、短干扰RNA(siRNA) 1 定义
短干扰RNA(Small interfering RNA ,siRNA),是一种小RNA分子(~21-25核苷酸),由Dicer(RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶)加工而成。SiRNA是siRISC的主要成员,激发与之互补的目标mRNA的沉默。 2 siRNA原理
RNA干涉(RNAi)在实验室中是一种强大的实验工具,利用具有同源性的双链RNA(dsRNA)诱导序列特异的目标基因的沉寂,迅速阻断基因活性。siRNA在RNA沉寂通道中起中心作用,是对特定信使RNA(mRNA)进行降解的指导要素。siRNA是RNAi途径中的中间产物,是RNAi发挥效应所必需的因子。siRNA的形成主要由Dicer和Rde-1调控完成。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,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(Dicer是一种RNaseIII 活性核酸内切酶,具有四个结构域:Argonaute家族的PAZ结构域,III型RNA酶活性区域,dsRNA结合区域以及DEAH/DEXHRNA解旋酶活性区)结合,形成酶-dsRNA复合体。在Dicer酶的作用下,细胞中的单链靶mRNA(与dsRNA具有同源序列)与dsRNA的正义链互换,原来dsRNA中的正义链被mRNA代替而从酶-dsRNA复合物中释放出来,然后,在ATP的参与下,细胞中存在的一种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,作用是对靶mRNA进行识别和切割)利用结合在其上的核酸内切酶的活性来切割dsRNA上处于原来正义链位置的靶mRNA分子中与dsRNA反义链互补的区域,形成21-23nt的dsRNA小片段,这些小片段即为siRNA。RNAi干涉的关键步骤是组装RISC和合成介导特异性反应的siRNA蛋白。siRNA并入RISC中,然后与靶标基因编码区或UTR区完全配对,降解靶标基因,因此说siRNA只降解与其序列互补配对的mRNA。其调控的机制是通过互补配对而沉默相应靶位基因的表达,所以是一种典型的负调控机制。siRNA识别靶序列是有高度特异性的,因为降解首先在相对于siRNA来说的中央位置发生,所以
这些中央的碱基位点就显得极为重要,一旦发生错配就会严重抑制RNAi的效应。 3 siRNA特点
a) 长度约在22nt左右。
b) 依赖Dicer酶的加工,是Dicer的产物,所以具有Dicer产物的特点。 c) 生成需要Argonaute家族蛋白存在。 d) 是RISC组分。
e) siRNA合成是由双链的RNA或RNA前体形成的。
f) siRNA是人工体外合成的,通过转染进入人体内,是RNA干涉的中间产物。 g) 结构上, siRNA是双链RNA。
h) 在Dicer酶的加工过程中, siRNA对称地来源于双链RNA的前体的两侧臂。
i) 在作用位置上, siRNA可作用于mRNA的任何部位。
j) 在作用方式上, siRNA只能导致靶标基因的降解,即为转录水平后调控。 k) siRNA不参与生物生长,是RNAi的产物,原始作用是抑制转座子活性和病毒感染。
十五、核酸酶(RNase) 1定义
核酸分解的第一步是水解核苷酸之间的磷酸二酯键,在高等动植物中都有作用于磷酸二酯键的核酸酶。不同来源的核酸酶,其专一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于RNA,称为核糖核酸酶(RNase),有些核酸酶只能作用于DNA,称为脱氧核糖核酸酶(DNase),有些核酸酶专一性较低,既能作用于RNA也能作用于DNA,因此统称为核酸酶(nuclease)。 2分类
根据核酸酶作用的位置不同,又可将核酸酶分为核酸外切酶(exonuclease)和核酸内切酶(endonuclease)。 ① 核酸外切酶
有些核酸酶能从DNA或RNA链的一端逐个水解下单核苷酸,所以称为核酸外切酶。只作用于DNA的核酸外切酶称为脱氧核糖核酸外切酶,只作用于RNA的核酸外切酶称为核糖核酸外切酶;也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核酸外切酶从3′端开始逐个水解核苷酸,称为3′→5′外切酶,例如,蛇毒磷酸二酯酶即是一种3′→5′外切酶,水解产物为5′核苷酸;核酸外切酶从5′端开始逐个水解核苷酸,称为5′→3′外切酶,例如:牛脾磷酸二酯酶即是一种5′→3′外切酶,水解产物为3′核苷酸。
② 核酸内切酶
核酸内切酶催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′磷酸二酯键,把磷酸基团留在3′位置上,称为5′-内切酶;而有些仅水解3′-磷酸二酯键,把磷酸基团留在5′位置上,称为3′-内切酶。还有一些核酸内切酶对磷酸酯键一侧的碱基有专一要求,例如胰脏核糖核酸酶(RNaseA)即是一种高度专一性核酸内切酶,它作用于嘧啶核苷酸的C′3上的磷酸根和相邻核苷酸的C′5之间的键,产物为3′嘧啶单核苷酸或以3′嘧啶核苷酸结尾的低聚核苷酸。 ③20世纪70年代,在细菌中陆续发现了一类核酸内切酶,能专一性地识别并水解双链DNA上的特异核苷酸顺序,称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease,简称限制酶)。当外源DNA侵入细菌后,限制性内切酶可将其水解切成片段,从而限制了外源DNA在细菌细胞内的表达,而细菌本身的DNA由于在该特异核苷酸顺序处被甲基化酶修饰,不被水解,从而得到保护。 限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP,全酶中的部分亚基有通过在特殊碱基上补加甲基基团对DNA进行化学修饰的活性。Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修饰DNA,能在所识别的特殊核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此,被广泛用于DNA分子克隆和序列测定。
十六、核糖核酸酶抑制剂(RNasin) 1概述
RNasin是从人胎盘中提取的特异性核糖核酸酶(RNase)抑制剂,分子量为51,000道尔顿的蛋白质,等电点pH值为4.7。它能特异地与RNase以300的抑制常数(ki)以非共价键结合形成复合体而使RNase失去活性。在缓冲液为0-0.5M NaCl,pH5-8的条件下保持其活性,pH7.8时活性最高。 2特性
a) 抑制一般的真核RNase包括RNaseA、B、C和人胎盘RNase; b) 不抑制RNase H,S1核酸酶,SP6,T7和T3 RNA聚合酶,AMV或M-MLV反转录酶,Taq DNA聚合酶,RNase T1;
c) 活性pH范围宽广,但需要1mM DTT以保持其活性。 3应用
A用在有潜在RNase污染的地方。 B 在cDNA合成中保护mRNA。
C体外转录系统、翻译系统,保护mRNA。 D 用于多核糖体的活性、产量增加。
E增进体外病毒复制。
F促进同源体系中的RNA翻译。 G 制备无RNase的抗体。
H 提高Riboprobe (R)系统RNA合成反应的得率。 十七、向导RNA(gRNA)
向导RNA(guide RNA,gRNA),也称为小向导RNA(small guide RNA,sgRNA)。是作用于动质体(kinetoplastid)体内一种称为RNA编辑(RNA editing)的后转录修饰过程中。也是一种小型非编码RNA。可与pre-mRNA配对,并在其中插入一些尿嘧啶,产生具有作用的mRNA。
转自 http://www.hjcz.org/bbs/read.php?tid=194697