略窺小rna世界四川大學(xué)生命科學(xué)院2002博羅霞導(dǎo)師楊

1、,小RNA世界概覽 四川大學(xué)生命科學(xué)院2002博羅 霞導(dǎo)師 楊志榮 教授,一、小RNA的發(fā)現(xiàn)二、小RNA的產(chǎn)生三、RDE-1/Argonaute在miRNA成熟中的作用四、小RNA的存在五、小RNA的表達 1. miRNA被暫時調(diào)整 2. miRNA基因成串排列共表達六、小RNA的功能七、小RNA調(diào)控表達的特點八、結(jié)語,目 錄,一.小RNA的發(fā)現(xiàn),1. stRNA （small temporal

2、 RNAs ）： 具有22個核苷酸的小RNA。2. siRNA (small intermediate RNAs ) : 具有21~25個核苷酸的小RNA。3. miRNA (microRNAs ),,二.小RNA的產(chǎn)生 miRNAs被推測由繁殖環(huán)和部分雙鏈的原體加工而來，就象stRNAs的原體。更多的miRNAs是從它的原體的莖環(huán)3’端被加工而不是5’端，stRNAs也是如此。一種原體能

3、從兩條鏈產(chǎn)生miRNAs，就象siRNAs經(jīng)由dsRNA加工產(chǎn)生時，能以前體的雙鏈產(chǎn)生一樣，但多數(shù)時候只有一條鏈是穩(wěn)定的。,,,三. RDE-1/Argonaute在miRNA成熟中的作用 在線蟲中，Argonaute orthologs對let-7 和lin-4 的形成和功能是必須的，RDE-1和Arabidopsis Ago1對RNAi也是如此?；蚪M的序列表明有24種線蟲 RDE-1/Argonaute基因,7種在Ar

4、abidopsis中,4種在Drosophila中，另有4種在人類中。這些RDE-1/Argonautes的區(qū)別可能在于產(chǎn)生miRNAs基因的獨特性。,,,,四.小RNA的存在 大約12%的 miRNAs 存在于線蟲、蒼蠅和哺乳動物中，但是90%多的線蟲 miRNAs 存在于90%的完整的Caenorhabditis briggsae 序列中。比較基因組序列，發(fā)現(xiàn)在這些片段中，只有一至兩個錯配能被忍受。但是，一種新的 mi

5、RNAs，mir-84，與let-7 有5nt的區(qū)別，其功能類似于let-7，存在于蒼蠅和人類的基因中。這樣的片段只能在少數(shù)miRNAs序列中被發(fā)現(xiàn)。,,五.小RNA的表達 miRNA被暫時調(diào)整 許多Drosophila和線蟲的miRNAs僅在種系或早期胚胎中表達，包含了很多翻譯調(diào)控。這些miRNAs的標準表達模式暗示了其在控制生物或機體發(fā)展中的功能。然而，一些miRNAs以相同的方式表達，顯示了它們在基因調(diào)節(jié)中的更

6、普遍的作用。雖然在研究miRNAs表達時，還沒發(fā)現(xiàn)可能的特殊細胞上的功能。,,五.小RNA的表達 miRNA基因成串排列共表達 某些miRNA基因成串排列，比如已觀察到的人類的let-7 orthologs。目前發(fā)現(xiàn)，在線蟲和Drosophila的種系和早期胚胎中這些被研究的成串排列的基因是共表達的。事實上， 7個緊密聯(lián)系的線蟲 miRNA基因僅在種系和早期胚胎中表達，它們在1kb的長度內(nèi)緊緊連在一起，而只有同時加

7、工這7個miRNA形成共同的前體才能表達。,,,,,六.小RNA的功能及其研究方法,1.控制其他mRNAs的翻譯和穩(wěn)定性。 2.調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄和mRNA的穩(wěn)定性 3. miRNA功能的研究方法,,控制其他mRNAs的翻譯和穩(wěn)定性 通過對let-7 和lin-4 突變抑制的遺傳分析，我們研究了let-7 和lin-4 的靶基因。

8、這些靶mRNAs補充在let-7和lin-4 RNAs中，但很難通過測定它們的環(huán)結(jié)構(gòu)來確定它們的基因組序列。這些補充位點的重要作用已被證明——通過突變調(diào)節(jié)RNA的無應(yīng)答。在Drosophila 以及線蟲的種系和早期胚胎中，一些 mRNAs3’端非翻譯調(diào)節(jié)區(qū)已被證實。對這些3’端非翻譯補充區(qū)的研究能揭示潛在的靶基因和遺傳途徑。如果抑制線蟲dcr-1基因，會導(dǎo)致胚胎的致死和不育。,,,,返回,,,調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄和mRNA的穩(wěn)定性

9、 曾經(jīng)有人推測證明局限于神經(jīng)元的樹突的mRNA翻譯調(diào)控過程能調(diào)節(jié)突觸的粘性。目前已經(jīng)證實3’非翻譯序列區(qū)介導(dǎo)鈣調(diào)素蛋白激活酶Ⅱ的翻譯控制，因此探索miRNA是否存在有順式作用互補序列將非常有趣。因為植物中的siRNA能調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄和mRNA的穩(wěn)定性，因此推測miRNA也具有此功能。,,,,返回,,miRNA功能的研究方法 最具權(quán)威性的決定新的miRNA功能的實驗是從這些基因中分離突變部分。目前，

10、還沒對線蟲和Drosoham miRNA的遺傳位點進行分子水平的定位?；蚯贸?、RNA干擾、增加基因劑量、基因錯誤表達等方法都可用于研究這些miRNA的功能.,返回,,七.小RNA調(diào)控表達的特點一個70nt的miRNA表達比一個1-1000Kb長的蛋白質(zhì)編碼前轉(zhuǎn)錄體更加迅速,并且其翻譯不會被推遲。在線蟲和Drosphioe的胚胎發(fā)育的短細胞周期過程中，一個miRNA基因的轉(zhuǎn)錄串通過翻譯調(diào)控觸發(fā)以有的模板mRNA的翻譯突變。在標志最近

11、激活的磷酸化作用衰減之前,在突觸傳遞信息之后, miRNA的表達可能調(diào)控局限在樹突內(nèi)的mRNA的翻譯。 22nt的siRNA在mRNA非活性區(qū)仍具有活性。植物和線蟲的siRNA在非活性區(qū)仍能進行擴增. miRNA和siRNA具有相同的加工和調(diào)控機制. miRNA可以從原體擴增出,從一個單一的表達源遍部整個機體。,現(xiàn)在許多miRNA已經(jīng)被鑒定, 在海拉細胞中每100個miRNA中就有30個let-7, 當這些新

12、的生化產(chǎn)物偏向于豐富的miRNA時，分離的特殊的miRNA揭示了豐富的小RNA世界。另一方面，一旦miRNA被孤立,其表達水平會被降低。許多miRNA是從混合階段的RNA標本中分離得到，通過生化方法從經(jīng)過挑選過的細胞類型或精細分級標本中采集的miRNA有可能揭示在特定的細胞和特定的時間可能出現(xiàn)稀有的miRNA,但是檢測在特殊細胞類型或特殊條件下被表達的miRNA需要以現(xiàn)在研究獲得的miRNA的信息為基礎(chǔ)。 事實上，小RN