piRNA——一种新型的小分子RNA

小分子RNA已成为全球生物学研究关注的热点之一.最近,在哺乳动物的生殖细胞中发现了一种新型的小分子RNA：piRNA,比以往发现的小分子RNA稍长些,大小在30个核苷酸左右,piRNA必须与哺乳动物的Piwi蛋白结合才能发挥作用.目前对piRNA的研究还处于初始阶段,但鉴于piRNA主要分布在包括人类等数种动物体睾丸的精原细胞内,科学家们推测这类小分子RNA可能与动物体内精子的发育和维持的功能相关.     

小RNA家族的新成员—piRNA

microRNA (miRNA)和small interfering RNA(siRNA)在真核生物生命活动的基本过程中发挥着重要的调节作用。随着对siRNA和miRNA研究的不断深入, 最近科学家在研究大鼠雄性精子时发现哺乳动物睾丸内存在另一种新型的小RNA分子, 该分子在精子发生过程中起着重要的生理调节作用, 该种小分子RNA被命名为piRNA, 在功能、分布和分子特征等方面piRNA较miRNA和siRNA存在着显著的不同, 对piRNA深入研究有望揭示出机体内在的基因表达调节机制。     

piRNA：一类新的非编码小RNA

piRNA（Piwi-interacting RNA）是从哺乳动物生殖细胞中分离得到的一类长度约为30nt的小RNA,并且这种小RNA与PIWI蛋白家族成员相结合才能发挥它的调控作用。目前,越来越多的文献表明piRNA在生殖细胞的生长发育中的调控是由于Piwi-piRNA复合物引起的基因沉默导致的,但由于对piRNA的研究尚处于初级阶段,它的一些具体的功能和生源论尚在研究当中。本文主要综述了piRNA的最新研究进展。     

线虫prg-1基因对小RNA表达的影响

以秀丽隐杆线虫为材料发现,prg-1基因突变不仅影响piRNA的表达,还影响部分miRNA的表达,同时还发现ncRNA-like型小RNA,对ncRNA-like序列比较,认为ncRNA-like与piRNA或miRNA序列极为相似;对ncRNA-like与miRNA或piRNA的基因座比较,发现ncRNA-like与miRNA或piRNA基因座完全相同．推测这些ncRNA-like型小RNA可能与miRNA或piRNA有着相同的RNA前体来源．     

一类新的基因沉默小RNA-piRNA（piwi-interacting RNA）

piRNA是单链非编码小分子RNA,长度约26-31nt,大部分集中在29-30nt,5’端具有尿嘧啶偏向性（约86％）,能够与Argonaute蛋白家族中的Piwi亚家族蛋白相互结合而产生作用。piRNA的功能主要是维持基因组中转座子的正常沉默状态,以防止基因组中转座子爆发而引起相应基因的改变。piRNA与siRNA及miRNA均是近些年发现的非编码小RNA,它们均可通过一套相应的机制进行RNA干扰,在转录、转录后甚至翻译水平对靶基因及蛋白进行调节,它们之间既有联系又有区别。piRNA数据库的建立将对这类小分子RNA的研究有很大的促进作用。     

小RNA分子与精子发生调控

近来研究发现小RNA(small RNAs)可作为转录后及翻译水平上基因表达调节的重要调节因子,利用小RNA来阐明调节精子发生的分子机制取得了显著进展。这些小RNA主要分为3类,即小干扰RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)以及与piwi蛋白相互作用的RNA(piRNA)。在减数分裂和精子发生过程中,小RNA具有多种生物学功能,如利用siRNA体外转染或体内注射来敲低特定基因从而研究该基因在精子发生过程中的作用;miRNA可能参与精子发生中有丝、减数及后减数分裂阶段的基因表达调节;piRNA主要参与调节雄性生殖细胞减数及后减数分裂的过程,在精子发生中起抑制反转录转座子(retrotransposons)的作用。文章对小RNAs合成、作用机制、功能及展望等最新进展进行了综述。     

小RNA的组成和功能——三类内源小RNA的研究概况

生物体中存在许多非编码的小RNA,可通过与靶mRNA完全或不完全的碱基互补配对,致使mRNA断裂或翻译抑制,从而达到调节基因表达的目的。这些小RNA组成了细胞中高度复杂的RNA调控网络,在生物的各项生理活动、生长发育过程中发挥着十分重要的作用。内源小RNA主要包括miRNA、siRNA和piRNA三类,概述这3种小RNA的生物发生,作用机制及功能等方面的研究进展。     

线虫体内新piRNA研究

PIWI-interacting RNAs(piRNA)是一类內源性小RNA,负责抵御转座子和转基因对基因组的入侵.已发现1.6万多种piRNA,在piRNA上游存在保守序列,根据上游序列特征可以预测新的piRNA.将线虫同步化培养至L4时期,分别提取野生和prg-1突变样本中的小RNA,并对其进行高通量测序.基于piRNA上游保守序列特征,在野生线虫L4时期中,发现了967种新piRNA,这些新piRNA在prg-1突变后表达消失.新piRNA的基因座集中分布在四号染色体的2个piRNA簇内,首位碱基以U为主.与已发表的成虫发育时期的PRG-1免疫共沉淀数据比对,发现有153种piRNA存在于与PRG-1免疫沉淀的数据中.同时还发现一些只在野生线虫中表达的non-21nt小RNA,它们与已知piRNA的基因座相同,推测这些non-21nt小RNA可能是其piRNA前体加工的产物.总之,通过小RNA测序,在线虫中发现了一些新的piRNA.     

非编码RNA与基因表达调控

近年来,随着对基因组的深入研究,发现真核生物中存在许多形态和功能各异的非编码RNA分子,这类RNA分子并不表达蛋白质,但它们在基因转录水平、转录后水平及翻译水平起了重要的调控作用。具有调控作用的RNA分子种类非常丰富,如长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、miRNA、PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)、内源性小干扰RNA(endogenous small interfering RNA,endo-siRNA)、竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)等,它们使基因表达过程更为丰富、严谨和有序。本文综述几类典型的非编码RNA对基因表达的调节作用,以助于理解细胞中RNA分子调节网络的功能和机制。     

肿瘤分子病理学中的调节性RNA

肿瘤发生与发展的主要分子基础是基因表达调控紊乱.调节性RNA在基因表达调控各个环节和各种细胞生物学过程中发挥重要作用. microRNA, circRNA, lncRNA, piRNA, snoRNA, tsRNA等各类调节性RNA的生成、生物学功能及其在肿瘤中的作用和分子机制,是近年肿瘤分子生物学研究的重要进展,并逐步转化应用于临床实践.本文综述了近年来肿瘤分子生物学领域中调节性RNA的研究进展,并对其发展方向和实践应用进行了展望.     

Moving RNA moves RNA forward

Cell communication affects all aspects of cell structure and behavior, such as cell proliferation, differentiation, division, and coordination of various physiological functions. The moving RNA in plants and mammalian cells indicates that nucleic acid could be one of the various types of messengers for cell communication. The microvesicle is a critical pathway that mediates RNA moving and keeps moving RNA stable in body fluids. When moving miRNA enters the target cell, it functions by altering the gene expression profile and significantly inhibiting mRNA translation in recipient cells. Thus, moving RNA may act as a long-range modulator during development, organogenesis, and tumor metastasis.     

Catalytic RNA and RNA Splicing

The capacity of Watson-Crick base-pair complementarity to directinformational transactions basic to gene expression has longbeen appreciated. Among RNA molecules, it mediates mRNA-tRNAcodon-anticodon pairing and the 16S rRNA-mRNA Shine-Dalgarnointeraction. More recently, we have come to realize that therole of RNA may transcend that of intermolecular recognition,per se, to include catalysis. Following the tour-de-force studiesof the self-splicing Tetrahymena rRNA precursor, the stage isnow set for the primary role of RNA to be revealed in nuclearpre-RNA splicing, which is catalyzed by a large ribonucleoprotein(RNP) complex in the cell nucleus, called the spliceosome. Theremoval of introns from nuclear pre-messenger RNA (pre-mRNA)shares fundamental properties with certain RNA self-splicingreactions. It therefore seems likely that the major catalyticstrategies in nuclear pre-mRNA splicing are carried out by thesmall nuclear RNAs (snRNAs), which are major constituents ofthe spliceosome.     

非编码RNA和RNA沉默

生物体内存在大量的非编码RNA ,它们形态各异 ,功能也千差万别 ,在生物的生长、发育、分化进程中扮演着不同的角色 ,尤其是siRNA ,它是RNA沉默的诱因。RNA沉默是真核生物特有的现象 ,它需要一系列因子的参与 ,其中RNA依赖性的RNA聚合酶是沉默起始的关键 ,Dicer酶是形成siRNA的基础 ,而RNA沉默诱导复合体 (RSIC)等是发生RNA沉默“链式反应”的关键因子