问答题 什么是非编码RNA?非编码RNA主要有哪些功能?什么是核糖开关?
【正确答案】正确答案:(1)非编码RNA是指不编码蛋白质的RNA,包括rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA和microRNA等多种已知功能的RNA,还包括未知功能的RNA。这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来,但是不翻译成蛋白,在RNA水平上就能行使各自的生物学功能。 (2)现已发现非编码RNA在细胞中参与了多项重要的生命活动,其中包括转录调控、RNA的剪切和修饰、mRNA的稳定和翻译、蛋白质的稳定和转运、染色体的形成和结构稳定、细胞的发育等方面。 1)影响染色体的结构。在昆虫和哺乳动物细胞中发现的序列很长的非编码RNA,参与了基因沉默和染色体结构的改变。 2)调控转录。非编码RNA通过与转录因子的相互作用而调控转录。例如,在神经元分化中起重要作用的smRNA,与转录因子NRSF/REST相互作用,启动神经元特异基因表达。 3)参与RNA的加工、修饰。例如,核酶主要是通过RNA的自我裂解、自我剪接等而实现转录后加工的。 4)参与mRNA的稳定和翻译调控过程。例如在RNA干扰作用中的siRNA是一类长度为21~25 nt的双链RNA,它能与靶mRNA互补配对,结合后导致mRNA降解,使基因沉默。还发现miRNA也有类似于RNAi的机制,能够剪切靶mRNA。 5)影响蛋白质的稳定和转运。tmRNA有一个同tRNA样的区域和mRNA样的区域复杂结构,目前仅在细菌中发现,但在细菌中并不普遍存在。tmRNA既有转运氨基酸的tRNA活性,也有编码多肽链的mRNA活性。tmRNA可识别核糖体干扰翻译或使阅读mRNA停止(核糖体滑动延宕)。 6)在植物适应环境胁迫中的调拉作用。植物的非编码RNA在对非生物胁迫的适应性反应中有重要作用,这种作用首先用miRNA生物信息学、靶基因预测和miRNA克隆的方法,通过拟南芥在非生物胁迫下释放新的miRNA而得以证实。在拟南芥进行干旱、盐分、冷冻和ABA等胁迫诱导的材料中,得到了26种新的miRNA和102种新的sRNA,说明它们可能在应对上述不良环境中发挥作用。如生长在正常条件下的拟南芥细胞中没有miR395,而在低硫的胁迫下被诱导;同样,miR399是在低磷胁迫诱导下产生的。 7)在细胞发育和分化中的调控作用。研究发现许多miRNA在生物体内有着时序性或组织特异性表达,说明它们在生物的发育和组织分化中可能有着重要的调控作用。对细胞分化的研究证实,miR-181和miR-146分别能促进造血干细胞向B细胞与T细胞分化;细胞发育的研究说明,Lsy-6 miRNA参与了调控线虫左/右神经元的不对称性发育,miR-166则调控叶的不对称性发育。用生物信息学的方法分析miRNA调控的靶蛋白,发现miRNA还可涉及到神经元的发育,信号通路的调控等方面。 8)与肿瘤的发生发展的关系。非编码RNA由于能够调控细胞的生长与分化,因此,被认为与癌症的发生发展有关。 (3)核糖开关是一类自然界中天然存在的适配子,通过结合小分子代谢物调控基L大]的表达。它位于特定的mRNA非编码区,可以不依赖任何蛋白质因子而直接结合代谢物并发生构象变化,在转录和翻译水平上参与调控生物的基本代谢途径。
【答案解析】