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。     

小RNA分子研究进展

在过去很长的一段时间内,RNA始终没有得到科学家足够的重视,直到非编码性小RNA（non—coding small RNA）的出现,使得研究者对RNA功能的传统观念发生了惊人的改变。生命体内存在着大量的miRNA、siRNA与piRNA,它们在不同水平上调节着基因的表达,影响生命活动。另外一些较长的非编码RNA广泛地参与到细胞内不同的生化过程中。发挥重要作用。随着小分子RNA的发现至今,RNA的研究领域进入炙手可热的状态,RNAi的机制在一步步被完善与深化．更多新类型的小分子RNA被发现。在应用方面,siRNA已经成为分子生物学实验中一种简单而有效的基因沉默工具,并且在人类疾病治疗方面初有成效。     

非编码小RNA的多样性

RNA是一类广泛存在的极其重要的生物大分子,它不仅种类繁多,而且不同种类的RNA在结构方面有着显著的差异。RNA种类和结构的多样性决定了RNA具有很多重要的生物学功能。随着对非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)研究的不断深入,ncRNAs同样呈现出前所未有的复杂性和多样性。主要介绍了tRNA、snRNA、scRNA、rRNA、siRNA、miRNA、pi RNA和nat-si RNA等两大类持家ncRNA和调控ncRNA的结构和功能,为便于了解生物体内小的非编码RNA的多样性,进一步挖掘和利用ncRNAs提供一定的参考,促使人们对RNA的认识和地位作出新的思考。     

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     

RNA诱导基因沉默

RNA沉默在动植物进化中起着重要作用,具有抵抗病毒入侵、抑制转座子活动等作用,并调控蛋白编码基因的表达。该文着重对RNA沉默现象的作用机制和模式、功能及其应用前景作一综述。     

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.     

水稻基因组中的小RNA

水稻是一种很重要的模式植物, 其基因组框架图的完成将对植物生物学和遗传进化学等学科的研究做出巨大贡献. 目前, 水稻科研工作者们在绘制水稻完成图谱的同时, 也正在对水稻中基因和非编码区序列进行着深入的研究. 非编码RNA在生物系统中有着很重要的作用. 小RNA是非编码RNA的一种, 我们在水稻基因组中寻找已知小RNA序列, 并且在拟南芥、玉米、酵母、线虫、老鼠和猪这6个物种中一一进行比对, 结果在552个小RNA的数据库中找到160个小RNA, 它们存在于水稻的108个Scaffold中, 其中绝大部分(99.41%)都位于基因预测的内含子区. 19个小RNA只存在于水稻基因组中. 发现了两段U14小RNA保守片段, 一段是位于同系列的5个小RNA ZMU14SNR9(s)中, 它们只出现在3个植物物种上, 其中86%序列都是和水稻、拟南芥、玉米重复的序列; 另一段保守的小RNA是XLHS7CU14, 它出现在除猪以外的其他6个物种中. 所有这些结果显示小RNA在植物和动物之间并没有明显的界限.     

RNA:诱导基因沉默

在生物体中 ,双链RNA (double strandRNA ,dsRNA)裂解后的小RNA可以诱导细胞质和基因组水平外源基因沉默。所谓基因沉默 (genesilencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。小RNA能诱导互补信使RNA在转录后降解 ,对于植物 ,可通过同源DNA序列甲基化使转录基因沉默。RNA沉默是基因组水平的免疫现象 ,代表了进化过程中原始的基因组对抗外源基因序列表达的保护机制 ,在动植物进化中起着重要作用 ,RNA沉默具有抵抗病毒入侵、抑制转座子活动、防止自私基因序列的过量增殖等作用 ,并调控蛋白编码基因的表达 ,具有十分诱人的应用前景     

RNA:诱导基因沉默

在生物体中,双链RNA(double-strand RNA,dsRNA)裂解后的小RNA可以诱导细胞质和基因组水平外源基因沉默。所谓基因沉默(gene silencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。小RNA能诱导互补信使RNA在转录后降解。RNA沉默是基因组水平的免疫现象,代表了进化过程中原始的基因组对抗外源基因序列表达的保护机制,在动植物进化中起着重要作用,RNA沉默具有抵抗病毒入侵、抑制转座子活动等作用,并调控蛋白编码基因的表达,具有十分诱人的应用前景。     

RNA干涉与基因沉默

双链RNA介导的遗传干涉的机制是1998年发现的,它通过双链RNA的介导特异性地降解相应序列的mRNA,从而导致转录后水平的基因沉默,到目前为止的真菌,拟南芥,线虫,锥虫,水螅,涡虫,果蝇,斑马鱼,小鼠等真核生物中都发现存在这一基因沉默机制,目前的研究表明,RNA干涉与植物中的共抑制（Cosuppression),真菌中的基因压制（quelling)很可能具有共同的基本分子机制,这也说明,很可能在进化的很早期阶段,生物就获得了这种机制,RNA干涉对于抵抗病毒入侵,抑制转座子活动等具有重要作用,对于生物体的发育和基因调控可能也有重要作用。     

Small noncoding RNAs: Biogenesis,function, and emerging significance in toxicology

In recent years, the discovery of small ncRNAs (noncoding RNAs) has unveiled a slew of powerful riboregulators of gene expression. So far, many different types of small ncRNAs have been described. Of these, miRNAs (microRNAs), siRNAs (small interfering RNAs), and piRNAs (Piwi‐interacting RNAs) have been studied in more detail. A significant fraction of genes in most organisms and tissues is targets of these small ncRNAs. Because these tiny RNAs are turning out to be important regulators of gene and genome expression, their aberrant expression profiles are expected to be associated with cellular dysfunction and disease. In fact, an ever‐increasing number of studies have implicated miRNAs and siRNAs in human health and disease ranging from metabolic disorders to diseases of various organ systems as well as various forms of cancer. Nevertheless, despite the flurry of research on these small ncRNAs, many aspects of their biology still remain to be understood. The following discussion focuses on some aspects of the biogenesis and function of small ncRNAs with major emphasis on miRNAs since these are the most widespread endogenous small ncRNAs that have been called “micromanagers” of gene expression. Their emerging significance in toxicology is also discussed. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Biochem Mol Toxicol 24:195–216, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/jbt.20325     

快速脱腺苷酸化——miRNA抑制基因表达新机制

2006年3月14日,美国国家科学院院刊(ProcNatlAcadSciUSA)以封面论文形式刊载了纽约大学医学院研究者的最新发现:快速脱腺苷酸化是miRNA抑制基因表达的新机制.这一结果在理论上进一步丰富了对基因调控的认识,同时在药物设计及疾病治疗等实际应用中也有很大的潜力.     

amiRNAi-实现高效稳定的特异基因沉默新方法

RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)是实现基因沉默的有效工具。近年来,随着分子生物学与生物技术的快速发展,在RNAi基础上又发展出另一种特异性更高的基因沉默技术—amiRNAi (artificial microRNA interference)。amiRNAs是一类由内源miRNA前体生成的长21个核苷酸的人工小RNA分子,它能在不影响其他基因表达的情况下特异地介导单个或多个靶基因高效稳定沉默。与普通的RNAi相比,amiRNAi具有特异性高、稳定性强和沉默效应可预见等优点。因而amiRNAi可能成为基因功能分析的最有效工具之一,同时amiRNAi对于基因负调控研究和应用而言前景广阔。着重介绍了amiRNAi技术的原理、优势及其潜在的应用价值。     

昆虫RNAi通路及其核心元件的研究综述

RNAi作为分子生物学的一种重要技术,在昆虫基因功能和功能基因组研究中得到广泛应用,同时,有关昆虫RNAi的机制也受到了大家的关注。近年来的研究结果表明,昆虫RNAi的通路与其他动物相同,根据引起基因沉默的RNA分子的类型,可以分为siRNA、miRNA和piRNA 3种不同的通路。昆虫RNAi通路中的核心元件包括了:(1)行使切割作用的RNaseⅢ家族成员Drosha和Dicer;(2)用来降解目的 mRNA的Argonaute蛋白;(3)dsRNA结合蛋白Pasha、R2D2和Loquacious。了解昆虫RNAi的通路及其核心元件,有助于我们更好地理解昆虫RNAi的分子机制和改进实现RNAi的方法,对促进昆虫RNAi技术的研究及其在害虫防控中的应用具有指导意义。     

The exonuclease Nibbler regulates age‐associated traits and modulates piRNA length in Drosophila

Nibbler (Nbr) is a 3′‐to‐5′ exonuclease that trims the 3′end of microRNAs (miRNAs) to generate different length patterns of miRNAs in Drosophila. Despite its effect on miRNAs, we lack knowledge of its biological significance and whether Nbr affects other classes of small RNAs such as piRNAs and endo‐siRNAs. Here, we characterized the in vivo function of nbr by defining the Nbr protein expression pattern and loss‐of‐function effects. Nbr protein is enriched in the ovary and head. Analysis of nbr null animals reveals adult‐stage defects that progress with age, including held‐up wings, decreased locomotion, and brain vacuoles, indicative of accelerated age‐associated processes upon nbr loss. Importantly, these effects depend on catalytic residues in the Nbr exonuclease domain, indicating that the catalytic activity is responsible for these effects. Given the impact of nbr on miRNAs, we also analyzed the effect of nbr on piRNA and endo‐siRNA lengths by deep‐sequence analysis of libraries from ovaries. As with miRNAs, nbr mutation led to longer length piRNAs – an effect that was dependent on the catalytic residues of the exonuclease domain. These analyses indicate a role of nbr on age‐associated processes and to modulate length of multiple classes of small RNAs including miRNAs and piRNAs in Drosophila.     

Small RNAs and cancerogenesis

Disturbances of microRNA generation and functioning as inhibitors of gene expression at the translational level are considered as specific and diagnostic features of cancer. This review also highlights the role of short interfering RNA (siRNA) in modified epigenomic chromatin structure, which may cause cancer transformation. Future directions of cancer epigenomics are considered in the light of the involvement of siRNA in epigenomic modification of chromatin.     

Regulation of small RNA stability: methylation and beyond

As central components of RNA silencing, small RNAs play diverse and important roles in many biological processes in eukaryotes. Aberrant reduction or elevation in the levels of small RNAs is associated with many developmental and physiological defects. The in vivo levels of small RNAs are precisely regulated through modulating the rates of their biogenesis and turnover. 2′-O-methylation on the 3′ terminal ribose is a major mechanism that increases the stability of small RNAs. The small RNA methyltransferase HUA ENHANCER1 (HEN1) and its homologs methylate microRNAs and small interfering RNAs (siRNAs) in plants, Piwi-interacting RNAs (piRNAs) in animals, and siRNAs in Drosophila. 3′ nucleotide addition, especially uridylation, and 3′-5′ exonucleolytic degradation are major mechanisms that turnover small RNAs. Other mechanisms impacting small RNA stability include complementary RNAs, cis-elements in small RNA sequences and RNA-binding proteins. Investigations are ongoing to further understand how small RNA stability impacts their accumulation in vivo in order to improve the utilization of RNA silencing in biotechnology and therapeutic applications.     

MiRNA:一种新的基因表达调节子

在动植物基因组中广泛存在一类非编码蛋白的RNA基因,产生长度大约为21～24个核苷酸的RNA,它们被命名为microRNA（miRNA）。 这是一类具有调节其他基因表达活性的小RNA。在生物的发育过程中发挥着重要作用。本文对这种基因表达调节途径的发现、机制功能及研究方法和现状作简要概述。 Abstract:Plant and animal genomes contain an abundance of small genes that produce RNAs of about 22 nucleotides in length, which was dubbed as microRNAs.These newly found endogenous RNAs may participate in a wide range of genetic regulatory pathways and play an important role in the development.This paper is focused on the finding of the microRNAs,its mechanism and function,as well as the methods of research.