都是RNA：傻傻分不清楚的miRNA、lncRNA、circRNA的基础知识
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他山之石
NO.0001
Feb
26
近期，你要是跟人家说，还在在做mRNA，估计都不好意思跟人打招呼。来看看SXR为你整理的miRNA、lncRNA、circRNA小知识。推荐给大家，希望对您有所帮助。
第十三期非编码RNA研究策略与相关国自然标书解读班（上海班） 刘易斯模型
miRNA
1、背景介绍
小分子DNA(miRNA)是一类存在于动植物体内、大小为2l一25 nt的内源性非编码单链小分子RNA，对生物体转录后的基因表达调控起关键作用。 1993年，首次在秀丽隐杆线虫中发现miRNA zBt_4；7年后，在果蝇中发现第2个IIliRNA如t一7。在进化中的保守性分析使科学家惊异地发现miRNA如卜7的形成至少需要有Dmsha，DGCR8(Pasha)、Dicer等2种RNA酶(RNaseⅢ)的参与。Dmsha，DGCR8定位于细胞核内，它能剪切miRNA前体转录物(研一miRNA)，从而释放出具有发夹结构、大小为70 nt左右的pre—miRNA，后者在转运受体Exportin一5(Exp5)的作用下被转运至细胞质，然后被胞质中的另一种RNaseⅢ蛋白Dicer剪切，最终被船工成成熟的miRNA。
动物的miRNA位于前体mRNA的内含子中，这种安排将使mRNA基因和内含子中miRNA共同转录。近年来，发现和鉴定的miRNAs越来越多，但植物miRNAs仅占很小一部分，且主要集中于拟南芥和水稻等少数模式植物中，植物miRNA的靶基因大多编码转录因子，与植物的生长、发育密切相关；而在动物和人中发现大量miR—NA，已证实在动物的生长、发育和疾病发生等过程中起重要作用。
2、miRNA的生物功能
真核生物
miRNA在调节植物对环境胁迫如干旱、盐害和养分的胁迫反应等方面起着重要的作用。成熟的miRNA先与一种称为RNA诱导沉默复合体(RNA—indlIced silencing complex，R1SC)的复合物结合，再特异性地与目标mRNA结合，引起靶mRNA的降解。由于植物miRNA与其靶mRNA具有很高的碱基互补性，因而植物miRNA的作用方式可能更像小分子RNA干涉(smallinte如而ng RNA，siRNA).与植物相反，在动物细胞中大多数miRNA与其靶mRNA并不完全互补，miRNA则通过与对应mRNA的3’端非翻译区(3’UTR)结合阻止转录后的翻译，从而起到调节基因表达的作用。
在人类miRNA的研究中，Calin等发现约有50％的miRNAs基因位于与肿瘤相关的染体区域内，如染体发生杂合性缺失的区域、发生重排和扩增及断裂点的区域等，提示miRNA基因的表达可能与肿瘤发生相关。此外，已有研究表明，miRNA对细胞的增殖、分化、凋亡和癌症发生有重要的调控作用，其在正常组织和肿瘤组织中的表达有着显著差异，有些miRNA会在肿瘤组织中有低表达，有些则在肿瘤组织中有高表达，这说明miRNA在肿瘤发生过程中起了至关重要的作用。
原核生物
miRNA除了在多细胞生物中发挥重要的调节作用外，还广泛存在于单细胞生物中。单细胞生物中的miRNA，都可在体内和体外对靶标mRNA进行切割，这与植物中发现的miRNA一致，但与多细胞生物中的miRNA具有显著差异，这提示miRNA通路形成于这两条进化支系分离之前，而且单细胞生物中的miRNA是独立进化而来近年来的研究表明，一些病毒也编码大量的miRNAs，它们在病毒的复制和感染过程中发挥着至关重要的作用。
3、miRNA的预测与鉴定
自从第一个miRNA发现以来，已经冉现了多种鉴定、预测、分析miRNA的方法，这些方法各有优缺点，主要有以下几种方法。
（1）cDNA文库法
该方法是首先从细胞组织中提取总RNA，用聚丙烯酰胺凝胶进行电泳，回收大小为20～25个核苷酸的RNA分子，利用T4连接酶，直接将人工合成的3’和5’接头连接到RNA上，经PCR反转录扩增这些序列，建立miRNAs的cDNA文库，进行克隆、测序，然后用生物信息
学软件定位其在基因组中的位置，并验证是否具有发夹结构的前体和该发夹结构在其它物种中的保守性，最后将具有发夹结构的小分子RNA进行Northem杂交等来检测其表达情况，将符合miRNA标准的小分子RNA鉴定为新的miRNA。
(2)生物信息学分析
由于大部分成熟的miRNAs序列是高度保守的，所以可以通过表达序列标签(EsT)和基因组序列(CSS)的生物信息学比对，来搜索或预测在其他生物中的未知miRNAs，再根据miRNAs与靶基因mRNAs完全或部分互补的特性预测其靶基因。活化钢
lncRNA
1、背景介绍
长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是指长度大于200 个核苷酸的不参与蛋白质编码过程的DNA 转录产物。近年来，这类lncRNA 在表观遗传、转录及转录后水平上调控基因表达方面的研究比较广泛，已获得较为深刻的认知。最近人们认识到lncRNA 在许多的生理、病理途径中发挥着一定的作用，比如干细胞全能性、神经生长分化与肿瘤发
生等。
杨忠洲2、生物功能
LncRNA 起初被认为是没有功能的转录垃圾。在经过大量研究论证后，大多数的lncRNA 被确定是转录和翻译过程中的关键调控因子，在细胞正常功能发挥中有着重要的影响。比如染质重塑、转录及转录后调控、细胞内物质运输、细胞核亚结构形成、干细胞多能性、体细胞重编程、发育调控、疾病发生等。在发挥这些功能时，lncRNA 通过不同的作用途径及方式实现基因表达的调控。包括顺式调节与反式调节方式。另外，lncRNA 可以借助蛋白质与microRNA 网络这两种不同途径来发挥具体的作用。
3、预测
基于RNA-Seq的lncRNA预测流程三峡天丛
4、 IncRNA 与表观遗传的关系
染质是细胞核的主要组分，由DNA 和蛋白质组成。染质在DNA 的包装、复制和基因表
达中发挥着重要的作用。一般认为，表观遗传控制机制是在染质水平的调节，是DNA 的序列不发生改变，而基因表达却发生变化的遗传机制，表现在两代不同个体拥有相同的基因组DNA 序列但却发生了可遗传的变异。目前关于其调控机制的研究集中在DNA 的共价修饰（如甲基化）、组蛋白修饰、染质重塑、非编码RNA 等。
5、其他相关
探究蛋白质和lncRNA的互作
lncRNA研究的新思路
lncRNA研究利器之'TANRIC'：一个探索癌症中
lncRNA功能的交互式开放平台自发功
lncRNA常用的研究策略，你造吗？
circRNA
1、背景介绍
环状RNA（Circular RNA，circRNA）是一类具有闭合环状结构的内源性非编码RNA（noncoding RNA，ncRNA），主要由前体RNA（pre-mRNA）通过可变剪切加工产生，circRNA 广泛存在于所有真核生物中，并且非常稳定。目前，circRNA 的研究已经成为了RNA 研究领域的新热点，研究发现circRNA 在转录本中占有相当大的比例，有的表达丰度甚至显著高于其他转录本。
大头蚁属
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