microrna是基因表达终产物吗

Question

如题所述

Answer 1

About microRNA

microRNA(miRNA)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,它们在动植物中参与转录后基因表达调控。动物miRNA主要是通过翻译抑制来调控基因的表达。不同的是, 植物miRNA主要是引起靶基因mRNA的降解。大多数miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇(cluster) 的形式存在于基因组中。研究表明大约70 %的哺乳动物miRNA 基因是位于TUs区( transcription units , TUs ), 且其中大部分是位于内含子区。在人基因组中已经发现1000多个microRNA, 调控超过30%的人编码基因的表达。在不同的物种中累积发现了数千个microRNA。依据生物信息学数据预测，人基因组中编码着超过25,000个microRNA，绝大部分仍然有待实验数据发现和证实。

microRNA在进化中受到很强的选择压力，其序列在多细胞生物物种之间呈现高度的保守性，表明其参与许多重要的生物学事件包括细胞增值，分化，凋亡，代谢和压力应激等。microRNA在表观遗传学和疾病发生中也有重要作用。

microRNA的发现

第一个microRNA基因，lin-4，分别由Gary和Victor于1993年研究线虫发育缺陷时发现的,它通过与靶基因lin-14mRNA3′UTR 区互补配对, 从而抑制Lin-14 蛋白质的翻译表达。这些研究在科学界并没有引起太多的重视，直到2000年Gary在线虫中发现第二个microRNA基因，let-7，并在人基因组中找到同源基因。至此，人们认识到microRNA代表了一种高度保守的基因表达调控机制。但研究microRNA的浪潮并没有因此展开，直到1年之后在Science杂志同期刊登的三篇标志性的文章分别发现在果蝇，线虫和哺乳动物细胞中存在着大量的，非编码的小RNA家族。至此，这一类新型小RNA分子有了其新的名字，microRNA，对这类分子的研究迅速扩展到整个科学界。

microRNA的生物发生机制

编码microRNA的基因，许多成簇分布在基因组中，并以多顺反子形式串联在一起转录。还有一些单独表达或者编码在蛋白表达基因中。依据其在基因组中的分布，可以将microRNA分为以下2类：

1，基因间microRNA，microRNA编码基因位于蛋白编码基因之间。

2，基因内microRNA，microRNA编码基因位于蛋白编码基因内。

研究发现这一类microRNA可以位于蛋白编码基因的内含子，外显子 ，3’UTR和 5’UTR 区。现有数据表明，人microRNA编码基因大部分位于基因间(42%)和蛋白编码基因的内含子区(44%)。显然，microRNA编码基因可以独立存在或者依托于蛋白编码基因存在，因此其转录表达机制也相应被分为两类(见图1和图2)。整个过程大致可以分为5个步骤：图示基因间microRNA的生成：基因间microRNA有独立的编码基因，主要由RNA聚合酶III转录产生。

 

1),转录产生初始microRNA(pri-miRNA): 转录microRNA。基因间microRNA主要由RNA聚合酶II或III转录产生一个初始的长转录链，称为pri-miRNAs，在完成5’端加帽和3’添加polyA尾后，可以达到几Kb长。内含子microRNA在RNA聚合酶II转录产生mRNA后，经由RNA剪切产生初始microRNA。

2),产生microRNA前体(pre-miRNA)：内切酶剪切pri-miRNAs。RNA内切酶III(Drosha)，以及DGCR8 /Pasha负责将pri-miRNA剪切成60至100 nts长的pre-miRNAs。含有初始miRNA的内含子被称为mirtron，其从编码蛋白的初始mRNA的内含子区剪切出来后，折叠成一个和pre-miRNAs结构非常类似的发夹结构，并随后进入miRNA加工程序。

3),将pre-miRNA从核内运输至细胞质中：这个过程主要由RanGTP和exprotin-5完成。

4),产生成熟的miRNA：内切酶剪切pre-miRNA。在细胞质中，Dicer进一步将pre-miRNA剪切成约22nt长的双链成熟miRNA。图示基因内microRNA的生成：基因内microRNA(多为内含子miRNA)经由蛋白编码基因的mRNA剪切产生，因此主要由RNA聚合酶II转录产生。

5),形成miRISC。成熟miRNA双链的结合RNA诱导沉默复合物(RNA-induced silencing complex, RISC)。成熟的miRNA双链只有一条向导链可以进入RISC复合物，另一条链则被去除。miRISC复合物中含有Dicer，TRBP,PACT和Gemin3,然而直接和miRNA结合的是Argonaute因子，其可以介导miRNA和目的mRNA的序列匹配以导致随后的翻译抑制。人Ago2因子同时还具有核酸酶活性，所以其不仅可以参与组成miRISC复合物，还与其它蛋白形成siRISC(siRNA-induced silencing complex)复合物，负责处理外源的siRNA。

microRNA的作用机制

microRNA以双链形式存在，激活时呈单链形式，并且通过miRISC复合物发生作用。miRISC复合物中的单链miRNA的5’端的第2至第8nt的序列部分与目的mRNA的靶序列部分完全匹配，miRNA的这部分序列被称为种子序列(seed site)，是miRNA发挥作用的核心序列。其它序列的部分匹配有助于稳定miRNA:mRNA相互作用。其中间和3’端部分有助于形成miRISC复合物。mRNA的5’端和3’端 UTR区以及内含子区，编码区都发现有miRNA的结合位点。依据具体情况的不同，miRNA既可以抑制目的基因的翻译，也可以降解目的mRNA。

1), 完全匹配的序列的长度。匹配序列越长，越倾向于降解目的mRNA。至今发现的大部分都是部分匹配。只有种子序列的或者种子序列之外的部分匹配度不高的miRNA主要通过翻译抑制沉默基因表达。

2), 目的mRNA中miRNA识别位点的数目。数目越多，其作用机制越倾向于降解途径。

3), 识别位点的空间位阻。空间位阻决定了miRNA:mRNA序列匹配能力，因此也决定了降解和翻译抑制机制的选择。

Answer 2

MicroRNA (miRNA) 是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小RNA，其在细胞内具有多种重要的调节作用。每个miRNA可以有多个靶基因，而几个miRNA也可以调节同一个基因。这种复杂的调节网络既可以通过一个miRNA来调控多个基因的表达，也可以通过几个miRNA的组合来精细调控某个基因的表达。据推测，miRNA调节着人类三分之一的基因。最近的研究表明大约70 %的哺乳动物miRNA 是位于TUs区( transcriptionunits , TUs ) ( Rodriguez et al ,2004) , 且其中大部分是位于内含子区( Kim &Nam , 2006) 。一些内含子miRNA 的位置在不同的物种中是高度保守的。miRNA 不仅在基因位置上保守, 序列上也呈现出高度的同源性(Pasquinelli etal , 2000 ; Ruvkun et al , 2001 ; Lee & Ambros ,2001) 。miRNA 高度的保守性与其功能的重要性有着密切的关系。miRNA 与其靶基因的进化有着密切的联系, 研究其进化历史有助于进一步了解其作用机制和功能。
micro RNA
MicroRNA
MicroRNA（miRNA）是一类内生的、长度约20-24个核苷酸的小RNA，几个miRNAs也可以调节同一个基因。可以通过几个miRNAs的组合来精细调控某个基因的表达。据推测，miRNA调节着人类三分之一的基因。
MicroRNA存在多种形式，最原始的是pri-miRNA，长度大约为300~1000个碱基；pri-miRNA经过一次加工后，成为pre-miRNA即microRNA前体，长度大约为70~90个碱基；pre-miRNA再经过Dicer酶酶切后，成为长约20~24nt的成熟miRNA。
实际研究中，pre-miRNA应用最早，也最广泛，很多商业化的MicroRNA库都是pre-miRNA形式的。近几年来，研究发现microRNA的双臂对成熟miRNA的形成有着十分重要的作用，所以天然的pri-miRNA形式越来越多地被研究者采用。
MicroRNAs（miRNAs）是一种大小约21—23个碱基的单链小分子RNA，是由具有发夹结构的约70-90个碱基大小的单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成，不同于siRNA（双链）但是和siRNA密切相关。据推测，这些非编码小分子RNA（miRNAs）参与调控基因表达，但其机制区别于siRNA介导的mRNA降解。第一个被确认的miRNA是在线虫中首次发现的lin-4 和let-7，随后多个研究小组在包括人类、果蝇、植物等多种生物物种中鉴别出数百个miRNAs。
特征
已经被鉴定的miRNAs据推测大都是由具有发夹结构，约70个碱基大小形成发夹结构的单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成的，有5’端磷酸基和3’羟基，大小约21—25nt的小分子RNA片段，定位于RNA前体的3’端或者5’端。
3个研究小组分别从线虫、果蝇和Hela细胞中鉴定的100个新miRNAs中，有15%跨越线虫、果蝇和哺乳动物基因组具有高度的保守性（只有有1—2个碱基的区别）。Lau 和Bartel 实验室的同事更加认为：所有的miRNAs可能在其他物种中具有直向同源物（Ortholog，指那些起源于同一祖先，在不同生物体中行使同一功能的基因群就可比作为一个门类，这些类似的基因被称为“直向同源物”）。
Bantam 最早被认为是果蝇中参与细胞增殖的一个基因位点。已知几个包含增强子的转座子插入跨越这个位点的一段12.3kb区域会导致果蝇的眼和翅重复生长，而由转座子介导的一段跨越该位点的23kb片断缺失则导致突变果蝇个体小于野生型果蝇。Cohen和同事用一段3.85kb的片断导入21kb片断缺失的果蝇中使其恢复原来的大小。但是奇怪的是表达这个3.85kb片断中的EST却没有同样的效果。Cohen将这个片断和疟蚊Anopheles gambiae的同源序列进行比较，发现一段90bp的高度保守区，经过RNA folding program (mfold)发现这个保守序列可以形成发夹结构，使得这个区段很象是一个miRNA的前体。这个结果经过Northern blot证实突变果蝇的幼体缺少一个21bp的bantam miRNA ，用这个90bp的mRNA前体经过一系列的“功能缺失”—“功能恢复”实验，证实 bantam miRNA在细胞增殖中的作用。研究人员用计算机程序检索在hid mRNA的3’非编码区找到了bantam的3个潜在的结合位点（ hid是果蝇中一个诱导凋亡的基因），并证实 bantam miRNA抑制hid 的翻译而非转录。
micro RNA
miRNAs的表达方式各不相同。部分线虫和果蝇的miRNA在各个发育阶段的全部细胞中都有表达，而其他的miRNA则依据某种更为严谨的位相和时相的表达模式（a more restricted spatial and temporal expression pattern）——在不同组织、不同发育阶段中miRNA的水平有显著差异。本回答被网友采纳

Answer 3

MicroRNA (miRNA) 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，它们在动植物中参与转录后基因表达调控。在动植物以及病毒中已经发现有28645个miRNA 分子(Release 21: June 2014) 。大多数miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇(cluster) 的形式存在于基因组中(Lagos2Quintanaet al, 2001;Lau et al,2001) 。
miRNA可以通过破坏靶mRNA的稳定性、抑制靶mRNA的翻译来对靶mRNA发挥调控作用。