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非编码
RNA
的分类及其功能汇总
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作者：
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日期：
2
1.
非编码
RNA
的分类及概念
1.1
分类
非编码
RNA(non-coding RNA)
是指转录组中不翻译为蛋白质的
RNA
分子。
包括相对分子量较小的
核内小分子
RNA(small
nuclear RNA
，
snRNA)
、
核仁小分子
RNA(small
nucleolar RNAs
，
snoRNA)
、
微
RNA(micro
RNA
，
miRNA)
、
piwi-interacting RNA(piRNA)
干扰小
RNA
（
Smal
l interfering RNA
，
siRNA
）
以及相对分子量较大的
长非编码
RNA(long non-coding RNA<
/p>
，
lncRNA)
等。
< br>
1.2
概念：
snRNA
：核内小分子
RNA(small
nuclear RNA)
，它是真核生物转录后加工过程中
R
NA
剪接
体（
spliceosome
）的主要成分，参与
mRNA
前体的加工过程。
snoRNA
：核仁小分子
RNA
（
small
nucleolar
R
NAs
）
，它在核糖体
RNA
的生物合成中发挥
作用，另外还能够指导
sn
RNA
、
tRNA
和
mRNA
的转录后修饰。
miRNAs
：
微小
RNA
（
microRNAs
）
，
< br>是一类由内源基因编码的长度约为
22
个核苷酸的非编
码单链
RNA
分子，通过与靶标
mRNA
的
3'
端非翻译区
(3'-untranslated
region
，
3'-UTR)
特异性结合，从而引起靶标
mRNA
分子的降
解或翻译抑制，在动植物中参
与转录后基因表达调控。
piRNAs
（
Piwi-inter
actingRNA
）
：
piRNA<
/p>
基因是一类长度为
24
?
32
nt
的的单链小
RNA
，有
很强的正义链和反义链专一性，
其
5'
端第一个核苷酸有尿嘧啶倾向性，
3'
端被
2'-O-
甲基化修饰，
这类末
端修饰可防止成熟体
piRNA
基因降解
.piRNA
主要与
PIWI
亚家<
/p>
族成员
Piwi
蛋白或
< br>AGO3
蛋白质结合而发挥作用。
siRNA
：
干扰小
RNA
（
Small interfering RN
A
）
，
是一种小
RNA
分子，
由
Dicer
酶加工而成。
双链
RNA
经酶切后会形成很多小片段，
siRNA
是
< br>siRISC
的主要成员，激发与之互
3
补的目标
mRNA
的沉默。
lncRNA<
/p>
：长链非编码
RNA
（
< br>Long non-coding RNA
）
，
lncRNA
是长度大于
200
个核苷酸的
非编码
RNA
。研究表明，
lncRNA
在剂量补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控
和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用，成为遗传学研究热点。
miRNA
和
siRNA<
/p>
的区别主要有两点：
（
1
）
miRNA
是内源性的，是生物体基因的表达
产物；
siRNA
是外源性的，来源于病毒感
染、转座子或转基因靶点。
（
2
）
miRNA
是由不完
整的发卡状双链
RNA
，
经
Dros
ha
和
Dicer
酶加工而成；
siRNA
是由完全互补的长双链
RNA
，
经
Dicer
酶
剪切而成。
图：
< br>莫小燕等，非编码
RNA
在肿瘤细胞糖代谢中的调控作用
1.3 siRNA
、
miRNA
及
piRNA
的生物合成
[3]
a
：
(
人类
)siRNA
来源于长的双链
RNA
分子
,
经
Dicer
酶剪切为
21-25nt
的双链
RNA
片段，
D
icer
酶和
dsRNA
结合蛋白将<
/p>
siRNA
二聚体装载至
Argonau
te
蛋白（
AGO2
）而发挥作用；
b
：
(
人类<
/p>
)miRNA
由内源性的生物体基因产生含有发卡结构的
65-70nt
长的
pri-miRNA
，该
发卡结构在细胞核内经
Drosha-
DGCR8
复合物加工产生
pre-
miRNA
。在细胞浆内，
pre-
miRNA
进一步经
Dicer
酶剪切
为
miRNA-miRNA*
二聚体（其中
miRNA
为引导链，
miRNA*
为信息链）
，
装载至
Argona
ute
蛋白
1(AGO1)
而发挥
作用。
c
：
(
鼠类
) piRNA
的生
4
物合成尚不清楚。
piRNA
来源于单链
RNA
前体，而且不依赖于
Dicer
酶。产生的初级正义
piRNA
倾向于与
MILI
结合，在出生前的睾丸、
MILI
和
MIWI2
均参与复制周期，在次
级
反义
piRNA
中
< br>MIWI2
比
MILI
更为
丰富，次级反义
piRNA
可能直接裂解转座子
mRNA
。
图：于红，表观遗传学
:
生物细胞非编码
RNA
调控的研究进展
2
、
MicroRNA
的功能
2.1
miRNA
参与细胞自噬调控
[1]
。
在自噬的启动
(in
duction)
、囊泡成核
(vesicle
nucleation)
、囊泡延伸
(vesicl
e
elongation)
、
自噬回
收
(Retrieval)
与囊泡融合
(fusion)
等几个阶段中均参与调控。
此外，
miRNA
也可通过其
他方式调节细胞自噬。直接
调控，直接作用的位点目前发现有
:
对
STMN1
基因（该基因编
码的
Sta
thmin
蛋白被发现参与自噬调控）
，
DRAM2
，
IRGM
，线粒体自噬受体
FUNDC1
和
NIX
等。间接调控，即通过对细胞分子通路中重要的调控性蛋白进行调控，
从而间接地
调控自噬的过程。调控靶点有：
SMAD4
，
FOXO3
，
ATM
，
RUNX3
，
p53
；
EZH2
，
PI3K/AKT
通路，
hnRNP A1
，
EGFR
等。
5
图：
陈月琴等，非编码
RNA
与细胞自噬调控
2.2
参与表观遗传调控
[3]
miRNA
可通过调控组蛋白修饰引起染色质重塑。即
miRNA
可通过调控组蛋白的修饰
而参与
TGS
。
miRNA
还可通过
调控
DNA
甲基化酶的表达而影响
DN
A
甲基化参与
TGS
。
2.3
在肿瘤中的调节机制
[4]
2.3.1
对致癌基因的调节。
<
/p>
在肿瘤细胞中表达水平升高的
miRNA
被认为是致癌基因，通过抑制抑癌基因和（或）
抑制控制细胞分化和凋亡的基因来促进肿
瘤进展。首先，
miR-17-92
群簇被认为在肿瘤细胞
调节中起重要作用，
miR-17-92
群
簇可能通过调节两个抑癌基因
---PTEN
和视网膜母细胞瘤
基因（
RB
）家族的成员甙
Rb2/ p130
的基因促进肿瘤进展。
PTE
N
通过
PI3K-AKT / PKB
通
路促进凋亡。
其次，
miR-17-
92
群簇对细胞周期和增殖的作用部分是通过对
E2F
转录因子基
6
因调节实现。
< br>最后，
miR-17-92
群簇通过
ARF-p53
基因通路抑制细胞凋亡，
进而促进肿瘤的<
/p>
发展。
此外，
miR-372
和
miR-373
是另外两个致癌的
miRNA
，
通过直接抑制抑癌基因
LATS2
的表达来解除的
p53
介导的对细胞周期依赖性蛋白激酶（
CDK
）的抑制，进而
促进细胞增
殖和肿瘤进展。人类睾丸生殖细胞肿瘤的发生中涉及这一机制。
2.3.2
对抑癌基因的调节。
在肿瘤细胞中表达水平降低的
miRNA
的
被认为是抑癌基因，
通过抑制致癌基因和
（或）
抑制控制细胞分化和增殖的基因来抑制肿瘤进展。
let-7
< br>的家族的
miRNA
的在许多肿瘤中表
< br>达下调，
其作用的靶基因可能是
RAS
< br>致癌基因，
包括肺癌和乳腺癌
.miR-29
家族成员通过靶
向结合抗凋亡蛋白基因
MCL1<
/p>
和致癌基因
TCL1
表现出抑癌作用。此
外，在白血病患者、
垂体腺瘤患者中
miR-15
和
miR-1
均表现出表达的抑制。
2.4
参与糖代谢的调控
[6]
2.4.1
miRNA
通过调控己糖
激酶基因表达影响肿瘤细胞的糖代谢
。乳腺癌细胞中白介素
-6
（
IL-6
）和
miR-155
均可通过上调
hk2
基因表达来促进糖酵解。而
miR-125a/
b
和
miR-143
是
hk
2
的反向调节者。
2.4.2 mi
RNA
通过调控磷酸果糖激酶基因表达影响肿瘤细胞的糖代谢。
人肺腺癌中肌型磷酸
果糖激酶（
PFKM
）和糖酵解均上调，而
miR-320a
可以下调
PFKM
表达。研究发现，另一
种
miRNA----miR-520s
可以下调
PFK
P
表达。这说明有多种
miRNA
可以
通过调节磷酸果糖
激酶来调控肿瘤细胞的糖代谢。
2.4.3
miRNA
通过调控丙酮
酸激酶基因表达影响肿瘤细胞的糖代谢。
研究发现，
PKM2
mRNA
是
miR-122
的直接作用靶点，而
miR-122<
/p>
通过调节
PKM2
的量来调控肿瘤细胞的
糖
代谢。
3.
siRNA
参与表观遗传调控
[3]
siRNA
能在哺乳动物细胞中介导
DNA
甲基化和组蛋白修饰，
从而导
致转录基因沉默
（
TGS
）。目前研究
表明：
Argonautes
蛋白家族
(AGO1
及
AGO2
)
，
DNMT 3a
，组蛋白去
乙酰化酶
（
Histone
deacetylase-1, HDAC-1
）
和
/
或
Polycomb
蛋白家族
( Polycomb
group, PcG )
的
EZH2 ( Enhancer of zeste homolog 2 )
参与了
siRNA
诱导的
TGS
。
AGO
在
TGS
中的作
7
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