第十章非编码RNA-精品文档资料整理.ppt

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1、Non-coding RNA 表观遗传学的主要机制包括 DNA 甲基化、组蛋白修饰及新近发现的非编码 RNA。 非编码 RNA： 是指不能翻译为蛋白的功能性 RNA 分子。 非编码RNA(ncRNA)管家非编码RNA（组成性表达非编码RNA）：tRNA,rRNA,snRNA,snoRNA,ribozyme调节性非编码RNA：长链非编码RNA （lncRNA）短链非编码RNA（siRNA、miRNA、piRNA） 1. 影响染色体的结构 2. 调控转录 3. 参与RNA的加工、修饰 4 .参与 mRNA的稳定和翻译调控过程 5 .影响蛋白质的稳定和转运 6. 在植物适应环境胁迫中的调控作用 7.

2、 在细胞发育和分化中的调控作用 近年来大量研究表明非编码RNA 在表观遗传学修饰中扮演了重要的角色, 能在基因组水平及染色体水平对基因表达进行调控, 决定细胞分化的命运。非编码 RNA 在表观遗传学中的作用 lncRNA:是一类本身不编码蛋白、转录本长度超过200nt的长链非编码RNA分子，它可在多层（表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等）调控 基因的表达。 分类: 正义(Sense)lncRNA 反义(Antisense)lncRNA 双向(Bidirectional)lncRNA 基因内(Intronic)lncRNA 基因间(Intergenic)lncRNAlncRNA不参与或很少参

3、与蛋白编码功能不参与或很少参与蛋白编码功能, 位位于细胞核内或胞浆内。于细胞核内或胞浆内。近年来的研究表明，近年来的研究表明，lncRNA参与了参与了X 染色染色体沉默、染色体修饰和基因组修饰、转录激体沉默、染色体修饰和基因组修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等过程，其调控作活、转录干扰、核内运输等过程，其调控作用正在被越来越多的人研究。用正在被越来越多的人研究。1.编码蛋白的基因上游启动子区转录，干扰下游基因的表达； 2.抑制RNA聚合酶II或者介导染色质重构以及组蛋白修饰，影响下游基因的表达；3.与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，干扰mRNA的剪切，形成不同的剪切形式；4.与编码蛋白基因

4、的转录本形成互补双链，在Dicer酶的作用下产生内源性siRNA；5.与特定蛋白质结合，lncRNA转录本可调节相应蛋白的活性；6.作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体；7.结合到特定蛋白质上，改变该蛋白质的细胞定位；8.作为小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前体分子。1.编码蛋白的基因上游启动子区转录，干扰下游基因的表达； 2.抑制RNA聚合酶II或者介导染色质重构以及组蛋白修饰，影响下游基因的表达；3.与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，干扰mRNA的剪切，形成不同的剪切形式；4.与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，在Dicer酶的作用下产生内源性siRNA；5.与特定蛋白质结

5、合，lncRNA转录本可调节相应蛋白的活性；6.作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体；7.结合到特定蛋白质上，改变该蛋白质的细胞定位；8.作为小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前体分子。1.编码蛋白的基因上游启动子区转录，干扰下游基因的表达； 2.抑制RNA聚合酶II或者介导染色质重构以及组蛋白修饰，影响下游基因的表达；3.与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，干扰mRNA的剪切，形成不同的剪切形式；4.与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，在Dicer酶的作用下产生内源性siRNA；5.与特定蛋白质结合，lncRNA转录本可调节相应蛋白的活性；6.作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复

6、合体；7.结合到特定蛋白质上，改变该蛋白质的细胞定位；8.作为小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前体分子。siRNA siRNA:是一类外源性的双链小分子RNA，它的长度一般为2125 nt。它在RNA干扰途径中通过引导目的基因mRNA的降解，以抑制mRNA的表达。 siRNA也可经由多种不同转染（transfection）技术导入细胞内，并对特定基因产生具专一性的基因敲除（knockdown）效果，这使siRNA成为研究基因功能与药物目标的一项重要工具。也参与一些与RNAi相关的反应途径，例如抗病毒机制或是染色质结构的改变。Small interfering RNAs (siRNAs

7、). A class of doublestranded RNAs (dsRNAs) of 21 nucleotides in length. siRNAs are produced from longer double-stranded (bimolecular) RNAs or long hairpins, often of exogenous origin, and usually target homologous sequences at the same locus or elsewhere in the genome for destruction (gene silencing

8、), the phenomenon termed RNAi. However, the distinction between miRNAs and siRNAs is becoming blurred as both are produced by similar pathways and have similar mechanisms of action . siRNA miRNA最开始的形成是源于内源性的生物体基因产生的发卡结构,该发卡结构在细胞核内经 Drosha-DGCR8 复合物加工产生pre-miRNA。然后pre-miRNA进入细胞质，进一步由 Dicer酶切形成 miRNA-

9、miRNA二聚体，最后装载至 Argonaute 蛋白 1(AGO1) 而发挥作用。目前研究表明: 哺乳动物细胞内miRNA的调控机制反映了miRNA 的特异装载蛋白 AGO 以及miRNA 与mRNA 之间的互补程度； miRNA 可通过调控组蛋白修饰引起染色质重塑； miRNA 可通过调控DNA 甲基化酶的表达而影响 DNA 甲基化。piRNA piRNA 是近年来在哺乳动物细胞内发现的长度约为 24 31 nt 的 RNA 分子, 因在生理状态下能与piwi蛋白偶联, 故命名piRNA。 由于 Piwi 为一表观遗传学调控因子, 能与 PcG 蛋白共同结合于基因组 PcG 应答元件上,

10、协助 PcG 沉默同源异型基因, 因此推测与 Piwi相关的 piRNA 也应具有表观遗传学的调控作用 piRNA的形成及扩增piRNA前体与piwi蛋白结合后，能在u位点进行切割形成piRNA反义链，piRNA反义链能与转座子识别，并使切割后的转座子与AGO3蛋白结合，从而进一步对转座子进行修饰切割，切割后的转座子可以与piRNA前体结合，并且在U位点切割前体，从而使切割后的前体与piwi蛋白结合，进过剪切修饰形成PiRNA和PiRNA与Piwi蛋白结合的复合体，从而使PiRNA数量增多。种类种类长度（长度（nt）来源来源主要功能主要功能siRNA 2125 长双链 RNA转录基因沉默miR

11、NA 2125 含发卡结构的 pri-miRNA 转录基因沉默piRNA 2431 长单链前体或起始转录产物等多途径生殖细胞内转座子的沉默lncRNA 200 多种途径基因组印记和X染色体失活结语：结语： 非编码 RN A 是生物体 内一个重要的调控分子家族 ，有人提出了“R NA 世界”的概念。但是，迄今为止，对非编码 RNA 的研究仍然是初步的，大部分功能尚未探明，主要原因是至今对它们在基因调控方面的作用还不清楚，同时非编码 RNA 在细胞中是低丰度存在的，不易被检测到。近来 的一些研究显示 ，非编码 R NA在转录产生的一些复合物中占有很大的比例，使人们意识到它们是重要的、有潜力的调控分子。我们相信对非编码 RN A 的研究将日益受到重视 ，对其研究也将越来越深入 ，有更多种类的非编码RN A分子将被发现，其功能也将逐步被阐明，非编码 R NA 也必将在医药等实践中得到广泛的应用。