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微RNA:一类新的基因调控因子
作者:未知 来源:本站原创 点击: 时间:2004-9-21
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         在细胞表达的BIVA中,除了我们所熟悉的础NA外,还有大量的不编码蛋白质的非编码BIVA(Moo此IG BIvA,mBP4A)。非编码BIVA在细胞中起着非常重要的作用,如rmvA和dHvA维持着基因的表达,还有一部分则起着调控基因表达的作用。最近,一类新的非编码BIVA被大量发现,这就是微BIVA(xd伽ImvA,血BD4A)。自XDl年德国、英国及美国的3个实验室L1。运用生物信息学及分子生物学手段发现大量的血BD4A以后,对血BD4A的研究已成为一个新的热点。经过相关研究,现已在线虫、小鼠、人、植物等多种生物中发现了数百种血BD4A,并发现它可能在细胞中起着调控基因表达等重要的作用。这表明血BD4A是广泛存在并有着重要功能的。为了准确地表示这些小分子,用n6R—并来命名相应的血BD4A,用心并表示其编码基因。1血剔4A的特征1.1  结构特点
        ①成熟的dBNA长约盟nt;②无OElF区;⑧5’端为单磷酸基,3’端为经基;④有长约70血稳定的含茎环结构的前体[n。33。
    1.2血叮QL的保守姓
        一些血BD4A的基因在进化中呈保守的特点。如:1d—7,n6R—1,n6R—34,n6R—60和血R—87在脊椎动物和无脊椎动物之间呈高度保守的特点,这说明他们可能有多个识别位点或多个靶标,在不同生物中起着相同或相似的作用c4j。在水稻基因组中也发现有8个血BD4A的基因是极度保守的。有学者认为这些dBNA构成一个成员众多的调节性BIvA(dboRgl。hDM)家族,通过与mRNA特异靶序列的互补配对,对这些基因的表达进行调控,2j。
    1.3基因簇真现象
        血BD4A的基因在线虫基因组上并不是随机分布的。如在2号染色体,就发现有6个同源的血BD4A基因成簇地分布在一个咖bp的片段上,经计算机分析,推测此片段还存在第7个克隆,N06l肋杂交证实了这个推测。相同基因簇的dBNA之间有较高的同源性,而不同簇之间则没有。在人类的基因组中,也发现了这种微BIVA的基因簇集现象,如人类的办17。办20基因簇L2J。2曲BPtA的表达及加工
        以前,只知道dBNA是由细胞内约7M的含茎环结构的分子前体经m洲出cD;1DImIcleB5e,DL叨MaD)识别并加工而来。后来研究发现血BD4A的成熟经过了两次连续的加工过程。首先,细胞内较长的BIVA经加工形成dBNA前体(pb血MAs),然后dBNA前体被Dioy加工为成熟的血BD4A。亚细胞定位研究显示,这两次加工过程是分别在细胞核及细胞质中进行的,加工成的dBNA前体被运出核外,在细胞质中进一步加工为成熟的血BD4A。因此,血BD4A的表t达调控可以在多个水平上进行‘51。
        血5D4A前体的形成过程还有待进一步的研究,但血5D4A前体被D6gy识别并加工成心5D4A过程则比较清楚。mcg是一类多结构域的BD4A酶皿样蛋白,对双链BD4A或茎环结构BD4A进行剪接,产生长度约为盟ne、5’端为单磷酸基、3’端为经基的BD4A产物。mDr突变导致的发育缺陷,可能与在细胞中起调控作用的硼NA的加工缺陷有关L6i。
        Ez4和M均位于茎环结构的5’端臂,而其他的硼NA只有1/4位于它们可能的茎环结构的5’端臂或全部位于3’端臂(如IiR—1),这表明D6cD加工产物的稳定结构能存在于任何一个末端。在实验中甚至发现硼NA前体的两端均被加工成了血5D4A,4J。
        以前一般认为硼NA是由独立的转录单位表达的,但最近的研究发现,硼NA也可以由IBNA等其他BD4A分子加工而来。如:IiR—30就可由无关的内源表达的IBNA加工而来,此IBNA包含IiR—30的71个ID的前体,IiR—30可抑制含人工合成IiR—30靶点的IBNA的翻译,n。
        血BD4A的表达呈多样化的特点,有些硼NA在个体发育的各个阶段呈组成型表达,另一些则呈阶段特异或组织特异性表达。如IiR—1的表达贯穿秀丽隐杆线虫(CDgD九66—ds.dBDM)发育的各个阶段,这表明它不参与对发育的调控。Hz4和协7等一些血5D4A则呈时间特异性表达。一些果蝇和线虫同一基因簇编码的dBNA在胚胎和成体早期呈共表达,参与翻译的控制,而在其他发育阶段不表达,如血35—mir41基因簇的血5D4A。还有一些血5D4A只在特定的组织或细胞中表达,如:drl和协7都在成年果蝇中表达,而在取自20—24h的果蝇胚胎细胞中则没有发现。硼NA的这种表达特点表明它可能与细胞的分化及组织的形成密切相关[2,81。血BD4A的生理功能及其分子机制
        虽然已发现了大量的dBNA,但对它功能的研究才刚刚开始。功能研究得比较清楚的只有Ez4和协7两种血5D4A。线虫各阶段的发育形态是由UN—14和UN—28的蛋白浓度控制的,而1i叫可与血14及血283’端非编码区结合,并抑制它们的表达,从而控制了UN—14和UN—28的浓度,进而促进线虫从1期(U)向2期(12)转化。另一个异时开关基因是协7,它的失活会导致细胞在成体阶段重复幼时的形态,而增加协7基因的表达量则会导致在幼体阶段出现早熟。办7基因编码一段21ne的时序调控BD4A,这段BD4A与1iIrl4,血28,hn41,ED42及批12的3’端非翻译区互补。hn4和协7的阶段特异表达触发与其互补的异时调节蛋白浓度的改变,从而决定发育的时序性”i。
        一些血5D4A的表达呈细胞或组织特异性的特点,这说明血5D4A可能与细胞的分化、组织的形成、细胞的形态或生理活动有关则。动植物中硼NA表达的丰富性和表达模式的多样性,表明它们可能广泛参与基因表达的调控,并有着多种多样的生理功能。
        一般认为此5D4A的作用机制与Ez4及肋—7类似,也是通过与靶IBNA 3’端非编码区的互补结合来进行转录后基因调控的,但最初根据序列互补的特点却找不到·硼NA特异的靶标。后来发现血5D4A的转录后基因调控功能是通过一些特定的序列来介导的,也就是说血BD4A上的特定区域与靶BD4A上的目标区域互补。果蝇中,主要是由K bx(cU飘瓜AUa)和Bdbx(从顺muA)来介导转录后基因调控的。果蝇基因组21个硼NA位点中,有11个位点编码的血5D4A 5’端与Kbx互补i其他的则与Bdbx或GYbx互丰Lr“]。
        最近的研究表明,血5D4A的作用机制实际上要丰富得多。血5D4A可以调控IBNA的定位或稳定性,而不抑制其翻译。血BD4A调控的靶标可能不只是IBNA,血BD4A可以和调控性的非编码BD4A甚至此5D4A互补结合。血BD4A的功能也可能通过与其他BD4A竞争结合蛋白质来实现“oJ。
        MolglehM6等rD’发现了一个新的核糖核蛋白复合体。这个15S的复合体中不仅包含Ce血16,饶加24和人类的eEE20,还包含大量约盟nt的血5D4A。在鉴定了的40个血BD4A中,只有一部分与人类已发现的血BD4A一致。这一发现提示我们,硼NA可能是通过dBNP来发挥作用的。McMa删等rE;’发现,用合成的含发卡结构的BD4A分子可以模拟硼NA前体分子,经细胞内加工后可抑制靶基因的表达,并发现这是通过IBNA降解而不是翻译抑制实现的。这一分子的序列和结构特征对其抑制活性影响很大。BhMlD等rE41也发现在植物中,与靶BD4A几乎完全互补的血BD4A的作用机制可能类似于dBNA(肋aUi血船吨BD4A),它们介导IBNA的降解。这些都显示血5D4A与它的BD4A靶之间的互补程度决定它的功能。
        谈到血5D4A,就不能不提到另一类小BD4A分子——小干涉BD4A(肋aU凶gt如IG BD4A,dBNA)o与血5D4A类似,dBNA的长度也是盟ne左右,也是由D6Dr复合物加工而来。二者的主要区别是:①硼NA是单链的,而dBNA则是双链;②血5D4A参与动植物正常的生长发育基因调控,而现在一般认为96NA不参与正常的基因调控,只在病毒或其他倔NA诱导的情况下才产生。③D6gy对血5D4A前体的加工是不对称的,硼NA一般仅来自含茎环结构BD4A前体的一例臂,剩余部分很快降解,而这种不对称性不存在于96NA的加工过程中。dBNA通过与靶IBNA的互补结合介导BD4A干涉,导致靶IBNA的降解。现在还没有发现内源性8GNA,绝大部分这种小BD4A都不能在细胞内找到其相应的基因,这说明dBNA不参与健康细胞正常的生理活动。BD4A干涉可能是通过降解靶IBNA来对抗病毒感染及转座子的移动,从而保护生物体[N。

        以前人们一直认为此5D4A和dBNA是通过完全不同的途径来进行基因调控的,但最近的研究却表明,有些硼NA以BD4A干涉的方式,通过降解靶IBNA来调节基因的表达。血5D4A以什么方式调节基因的表达可能与它和靶IBNA的互补程度有密切的关系旧i。

        虽然IBNA一直是人们研究的重点,但毗,m4A也参与许多重要的生命过程,如染色体的失活、细胞的生长和分化、胚胎的发育、肿瘤的形成和抑制。从进化角度来看,由于BD4A既能作为模板,又有催化活性,一些学者推测生命是起源于一个BD4A世界,而现在的腻BD4A基因则可能是那个BD4A世界的分子化石。因此,研究MBNA对于研究生命的进化过程也是有重要意义的。在BD4A和蛋白质的相互作用中,BD4A并不总是处于被动受调节的,它也可以调节蛋白质的产生、定位、结构及其功能。近年来,mBNA的研究越来越得到大家的重视。血5D4A的大量发现及对其功能的认识说明朗B94A是一类重要的mltNA。虽然已证实它参与基因调控,但对血5D4A的认识还处于初始阶段,更大的未知世界还等待我们去探索。现已发现可把人工合成的硼NA前体通过DIvA裁体导人细胞,转录后可以被加工成血5D4A,并能抑制细胞内靶基因的表达“?,n3j。这表明,研究血5D4A不仅能揭示基本的生命现象,运用血5D4A可抑制基因表达的特点,在一些疾病的防治方面也有极广阔的应用前景。

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