miRNA的作用机制及功能研究进展.doc

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1、德州学院生物系2007届生物科学专业毕业论文（设计）miRNA的作用机制及功能研究进展王娟（德州学院生物系，山东德州253023）摘要microRNA(miRNA)是内源性的大小在20-25nt的一类非编码RNAs，具有调节基因表达活性的功能，广泛存在于真核生物体内，并在进化中保守。miRNA的广泛存在与进化上的保守性，暗示它在生命活动中具有必不可少的调节作用，他们参与动植物生长发育、细胞分化、细胞增殖与调亡、激素分泌、肿瘤形成等各种过程。本文总结了近几年来在miRNA的特征、生物发生、作用机制及功能意义上的研究进展。miRNA无论在数量上还是功能上，可能都远远超

2、过目前的发现，对其进行深入的研究，将有助于我们对生物体的各种生理病理机制的理解，并最终为疾病的诊断和治疗提供新的思路和理论基础。关键词siRNA；microRNA；piRNA;微处理器;核糖核酸内切酶Ⅲ;基因调控;生长发育；肿瘤治疗前言2006年，AndrewFire和CraigMello由于在RNAi（RNAinterference，RNAi）及基因沉默现象研究领域的杰出贡献而获得诺贝尔医学奖，这再次将人们的注意力拉到siRNA这样一种小分子RNA上。小分子RNA包括一个大家族，并在真核生物中具有广泛的调节功能。目前已经有至少两种小分子RNA被描述：来源于发夹状

3、前体的miRNAs(microRNAs)和由长的dsRNAs加工而来的siRNAs(smallinterferingRNAs)。研究发现，miRNA与siRNA有很多相似之处，但也有很大的不同，二者的区别将在以下文中进行论述。最近又有文章报道了一种新的小分子RNA的发现[25]——piRNAs(piwi-interactingRNAs),他们特异地在小鼠的生精细胞中大量表达。这些RNAs比以前发现的大多数小RNAs较大，约26–31nt(nucleotides)，并与Argonaute蛋白家族的Piwi亚枝(Piwi-subclade)成员相联系。Argonaut

4、e蛋白大约100KD，具有PAZ(PiwiArgonautandZwille)和PIWI结构域。一种小RNA分子引导Argonaute蛋白识别靶分子并介导基因沉默。Argonaute家族被分为Ago和Piwi两个亚枝。一般，Ago成员广泛存在并与miRNAs和siRNAs有关，而Piwi成员则限制在种系细胞和干细胞中表达。克隆的piRNAs在染色体中表现出极不均匀的分布，大多数piRNAs簇集于染色体中相对较小的基因座位，大小约1kb到100kb包含10–4500个小RNAs。尽管目前对这些RNAs的生物发生和功能还不清楚，但这些发现为小RNA生物学和种系细胞生物

5、学增加了新的内容。第28页共28页德州学院生物系2007届生物科学专业毕业论文（设计）本文将重点论述miRNA的最新研究进展，miRNA自被发现，迅速成为近几年生命科学领域的研究热点。对它的研究将会对转录后基因调节领域的发展产生深远影响。miRNA是一类长度约为22nt的小分子非编码单链miRNA，由具有发夹结构的约70-90个碱基大小的单链RNA前体（pre-miRNA）加工而来，能够和互补或部分互补的靶mRNA的3＇末端非翻译区(3′untranslationalregion,3′UTR)结合，使mRNA降解或介导其翻译抑制。miRNA家族的成员是在研究秀丽线

6、虫的发育转变过程中作为小分子短暂RNA（stRNA）被发现的。研究发现，miRNA是stRNA中的一个大家族，并且在线虫、果蝇、植物、哺乳动物、甚至病毒中均有发现。这类小RNA在表达上具有组织和时间的特异性，是调节其他功能基因表达的重要调节分子，在生物体的各种生命活动过程中发挥着重要作用。1miRNA的发现及命名早在1993年Lee等[20]利用遗传分析的方法已经在线虫中发现一个22nt的小分子非编码RNA:lin-4。Lee等注意到，lin-4或lin-14突变后造成线虫发育差时表型(heterochronicphenotype)，在线虫发育早期起作用的lin-

7、4基因的突变使线虫中应该在早期出现的发育事件延迟发生，而lin-14基因的缺失突变却造成了完全相反的结果。后来证明，这种lin-4基因编码的约22个核苷酸的单链RNA通过不完全互补的方式结合到靶mRNA(targetmRNA)lin-14的3＇末端非翻译区(3′untranslationalregion，3′UTR)，短暂下调lin-14蛋白的水平，促使线虫从L1期向L2期的过渡，但并不影响mRNA的水平。2000年Reinhart等[22]发现了另一个类似的具有转录后调节功能的小分子RNA:let-7。第二个miRNAlet-7的发现掀起了寻找miRNA的热潮，

8、拟南芥、线