Page 65 - 第九版生物化学
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50 第—篇生物大分子结构 与功能
念 kk y,2 018 灾 kk y ,2018
白 。 pri-miRNA 在 Drosha 的作用下被加工成含有 60 - ?Ont 具有发夹结构的 miRNA 月 u 体 (pre-
miRNA) 。 pre-miRNA 在 RanGTP/Exportin-5 转运蛋白的协助下从核内转运到细胞质中 。 在细胞质中，
pre-miRNA 被 RNase 皿酶家族中的成员 Dicer 所识别，并通过对茎环结构的剪切和修饰，在细胞质内形
成大约 20 个碱基对长的 miRNA : miRNA *双链 。 这种 miRNA : miRNA *双链与 Argonaute 家族蛋白形
成 RNA 诱导的沉默复合体，其中的 miRNA *被降解， miRNA 则被保留在 miRISC 中，最终形成成熟的
单链 miRNA 。
微 RNA 对基因表达的调控作用表现在转录后水平上，主要是通过两种机制下调靶基因的表达 。
这两种机制的选择主要取决于 miRNA 与靶基因 mRNA 序列的互补程度 。 如果 miRNA 与靶基因
mRNA 完全互补， miRNA 将与靶基因 mRNA 的可读框中的序列形成完全互补的 RNA 双链， miRISC 将
双链中的 mRNA 降解，沉默基因转录后的表达 。 如果 miRNA 与靶基因 mRNA 不完全互补，则 miRNA
将与靶基因 mRNA 的 3'-非翻译区的序列形成非完全互补的杂交双链， miRISC 紧紧地结合在杂交双
链上，特异性地抑制基因表达。 miRNA 参与了细胞的生长、分化、衰老、凋亡、自噬、迁移、侵袭等多种
过程 。
siRNA 有内源性和外源性之分，内源性 siRNA 是由细胞自身产生的 。 外源性 siRNA 来源于外
源入侵的基因表达的双链 RNA, 经 Dicer 切割所产生的具有特定长度 (21 -23bp) 和特定序列的小
片段 RNA 。 这些 siRNA 可以与 AGO 蛋白结合，并诱导这些 mRNA 的降解 。 siRNA 还有抑制转录的
功能 。 利用这一机制发展起来的 RNA 干扰 (RNA interference, RNAi) 技术是用来研究基因功能的
有力工具 。
piRNA 是从哺乳动物生殖细胞中分离得到的一类长度约为 30nt 的小 RNA 。 这类小 RNA 与 PIWI
蛋白家族成员结合才能发挥其调控作用，故称为 piRNA(piwi interacting RNA) 。 piRNA 主要存在哺乳
动物生殖细胞和干细胞中，通过与 PIWI 蛋白家族成员结合形成 piwi 复合物来调控基因沉默 。
（二）长非编码 RNA 的特征和作用
长非编码 RNA 是一类长度为 200 -100 000 个核昔酸的 RNA 分子 。 它们不编码任何蛋白质 。 以
前它们被认为是基因组转录过程中的＂噪声”而被忽略掉，现在越来越多的证据表明它们是一类具有
特殊功能的 RNA 。
lncRNA 由 RNA 聚合酶 Il 转录生成，经剪切加工后，形成具有类似千 mRNA 的结构 。 lncRNA 有
poly(A) 尾巴和启动子，但序列中不存在可读框 。 lncRNA 可以来源千蛋白质编码基因、假基因以及蛋
白质编码基因之间的 DNA 序列 。 lncRNA 定位千细胞核内和细胞质内 。 lncRNA 具有强烈的组织特
异性与时空特异性，不同组织之间的 lncRNA 表达量不同，同一组织或器官在不同生长阶段， lncRNA
表达量也不同 。
lncRNA 的作用机制有以下几种：心结合在编码蛋白质的基因上游启动子区，干扰下游基因的表
达；＠抑制 RNA 聚合酶 Il 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；＠与编码蛋白
质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；＠与编码蛋白质基因的转
录本形成互补双链，在 Dicer 酶的作用下产生内源性 siRNA;@ 与特定蛋白质结合， lncRNA 转录本可
调节相应蛋白质的活性；＠作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体；＠结合到特定蛋白质上 ，
改变该蛋白质的细胞定位；＠作为小分子 RNA( 如 miRNA 、 piRNA) 的前体分子 。 由此可见， lncRA 具
有调控的多样性，可从染色质重塑、转录调控及转录后加工等多个层面上实现对基因表达进行调控 。
长非编码 RNA 与人类疾病的发生密切相关，现已得知，包括癌症以及退行性神经疾病在内的多
种严重危害人类健康的重大疾病都与长链非编码 RNA 的序列和空间结构的异常 、表达 水平的异常、
与结合蛋白相互作用的异常等密切相关。
（三）环状 RNA 的特征和作用
2012 年，美国科学家在研究人体细胞的基因表达时，首次发现了环形 RNA 分子 。 截至目前，人们
心IJ 已经在哺乳动物转录组中发现了数以千计的环状 RNA, 这似乎表明环状 RNA 而非线性 RNA 分子是
