-
基因组学结课综述
microRNA
组学研究及进展
0000000
0000000
000000000
0000000
microRNA
组学研究及进展
<
/p>
摘要
：
microRNA
是由属十小分子
RNA
，由基因序列上的内含子片断转
录并剪切加工而来，
其长度约为
19-24
个核若酸。
它的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。初始的研究表明，
microRNA
的靶向识别仅仅在于<
/p>
microRNA
的
5'
端起的前
8
个左右的碱基，
也
就是其种子区域。
但后续研究表明；
非种子序列的靶向作用也<
/p>
不容忽视；与此同时，
microRNA
成熟体的靶向区域并不局限在
3'UTR
，它还能有效的靶向<
/p>
5'UTR
，甚至编码区域。
关键词
:microRNA,
靶基因分类，特征提取方法，神经网络
一、
miRNA
的发现
由于
miRNA
很小，在很长时间里没有被人发现。直到
1993
年，第一个
miRNA lin-4
< br>才
被
Ambors
等人发现。<
/p>
Ambors
等研究秀丽隐杆线虫
(s)
时，
发现与发育相关的
lin-4
基因的编码产物是一个长度为
22
个碱基的
RNA
小分子，它与另一个发育相关基因
lin-14
的
3'UTR
区域的<
/p>
7
个保守位点部分互补，可以调节
lin
-14
的蛋白产物，从
}fn
调控线虫
发
育过程。
这一发现揭开了一种新的基因调控机制，
但在此后的
7
年中人们一直没有发现新的
miRNA
。
直到
20
00
年第二个
miRNA
分子
let-7
才在线虫被鉴定出来，
它与
lin-4
有相似的调
控机制。在此之后不到一
年时间，二个实验室从果蝇、蠕虫、
人类细胞中找到了近百个这类
小
RNA
，
并将其命名为
microRNA
。
从此之后，
< br>miRNA
的研究得到了广泛的关注，
大量的
miRNA
被发现。
目前关十
miRNA
的权威数据库
miRBase
< br>中，
收录了来自动物、
植物和病毒等数十个
物种的数千个
miRNA
基因的信息，并且其数量还
在不断的快速增长
。
[1]
二、
miRNA
及其产生过程
micro
RNA
在其产生过程中，呈现不同的状态，不同生存周期中，具有不同的表观特点。
下面分别以动物和植物的为例，对
microRNA
的特点进行描述
。
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*
< br>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，
由十自身呈单链结构，
加上细胞内的生物分子动力的作用，
< br>很自然的形成带有尾巴结
构、
发卡结构和碱基茎区的分子
。
该茎区遵循
W-C
配对原则。
状态②则是状态①经过一种酶
去尾处理，保留下茎区和发卡结构的
Pre-microRNA,
而
Pre-microRNA
在细胞核
内外都能
[2]
检测到。
状态③相对十
前一种状态
}fIJ
言，
少了发卡环结
构，
而该结构的剪切，
使得
micro
RNA
形成了成熟的双链结构。双链结构其实就是状态①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*,
即状态④。在以往的研究中，学者大多关注
microRNA
成熟体的作用机制和
功能。
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。但是，大量研究陆续证实，有
的
microRNA*
链也能起到<
/p>
microRNA
的靶向作用，
从
}fn
导致靶序列所在区域的基因沉默。
因此
，
研究人员指出，
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。
而
microRNA
使
靶基因表达受到抑制和诱导其降解的过程也就是状态⑤。
对于植物
microRNA
而言，它
与动物
microRNA
相比，各个时期有相似之处，也有不同
之处。
植物
microRNA
的状态②包含有两种形式，
一种和动物
micr
oRNA
的②状态一致，
另外
一种则是
带有尾巴结构的
Pre-microRNA
，并且动物
microRNA
的①状态仅存在于细胞核内；
②状态同时存在十细胞核内与细胞核外；
状态③、
④和⑤存在十
细胞核外。
而植物
microRNA
的
①和②状态存在十细胞核内；
状态③同时存在十细胞核内外；
状
态④和⑤存在于细胞核外
[3]
。
三、
mi
RNA
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
m
RNA
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。以下是<
/p>
microRNA
的作用机制示意图
:
[4]
该作用机制下的
microRNA
和被靶向的序列之间存在着高度的互补性。经过
microRNA
诱导降解作用后，
靶序列被切割
成两部分，
并从符合蛋白上脱落。
这两部分靶序列片段在细
胞质中经过降解酶处理后，再次形成氨基酸等细胞维持生命活动的原料。
mRNA
干扰翻译机制下，
mi
croRNA
在符合蛋白上与靶向的基因序列呈现不完全结核的状
态。对于被靶向的
mRNA
而言，它们的翻译过程则不会受到
完全的阻断，只是在表达过程中
受到不同程度的阻碍影响。
所以
，
起翻译表达的蛋白在细胞质中能够被检测到，
只是表达量
与
microRNA
不发挥此项作用时有所
不同。
对于
microRNA
作用机制的分类，在物种实体细胞中，则存在
3
中方式：
（
1
）作用时与
靶基因不完全互补结核，
仅抑制
mRNA
的翻译过程，
不影响
mRNA
< br>的稳定性。
这种抑制方式最
为常见。
（
2
）其作用方式类似
siRNA
，作用时通过与靶序列的完全互补结合，切割
mRNA
，从
而达到
mRNA
降
解的作用，例如拟南芥
miR-171
。
（
3
）某些
microRNA
具有以上两种靶标作用
方式，如针对
let-
7
的实验过程中，它对果蝇细胞核一些特定细胞具有
mRNA<
/p>
靶割裂作用；
而线虫中，它与靶
mRNA
的
3
’端不完全结合，仅起到基因变大
抑制的作用
。
[5]
四、
miRNA
的靶基因
microR
NA
的靶基因是指
microRNA
成
熟体单链在靶标作用机制中，靶向的一段碱基序
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇：3G4G互操作简易说明
下一篇：miRNA研究方法-miRNA芯片法