miRNA的形成与作用机理
2018-05-23 22:49阅读：
miRNA主要指18-24bp长度的RNA，其形成机制复杂，且具有降解靶向mRNA和阻止mRNA翻译的功能，是如今分子生物学研究的热点，测序技术和计算生物学为miRNA的快速鉴定和定量提供了可能，数以万计的miRNA得以进入人们视野，miRNA参与了大部分信号通路，而且与疾病甚至癌症的发生紧密相关。
在RNA聚合酶II的作用下，miRNA基因在细胞核中转录形成pri-miRNA，之后在RNA聚合酶III （Drosha)的作用下剪切形成约
100bp
的precursors
miRNA(pre-miRNA)，pre-miRNA有成环的二次结构，之后经物质Exportin-5转运到细胞质，另外一种RNA聚合酶III 将pre-miRNA环切开形成两个成熟的miRNA二聚体(duplex，允许几个碱基错配，而且3’端有2个自由的核苷酸)，根据成熟体miRNA是来源于5’臂还是3’臂可将miRNA分为miRNA-5p和miRNA-3p，其通过与靶向mRNA的某个区域通过碱基互补配对而行使剪切靶向序列或者抑制其翻译，靶向互补序列通常位于mRNA的3-UTR，也有文献报道结合mRNA的5-UTR和编码区。
miRNA前提pre-miRNA在内切酶（Dicer酶）的切割下形成双连miRNA，之后双链miRNA解链形成单链miRNA，其中一条单链miRNA能够与多种蛋白组成RISC复合体（RNA-induced silencing complex），包括Argonaute蛋白和Dicer酶。两条单链miRNA其中能与Argonaute蛋白结合的单链miRNA（向导链，guide
strand.）才具有功能效应，而另外一条链（passenger strand）则被降解。形成的RISC使得RNA干扰（RNAi）发生成为可能。miRNA通过与靶标mRNA的碱基互补来引导Argonaute蛋白结合到mRNA上并进行mRNA切割和抑制翻译。
Argonaute蛋白即AGO蛋白，能够结合miRNA、siRNA和piRNA(PIWI-interacting RNA)包含多种蛋白质，不同的AGO蛋白质有着不同的生物学功能，其由PAZ和PIWI两个结构域，对于siRNA和目标mRNA相互作用，从而导致目标mRNA的切割或者翻译抑制过程，是必不可少的。Argonaute蛋白的PIWI结构与解开双链miRNA，根据不对成性(asymmetry rule.)原理，将其中5’端在热力学上不稳定的链作为向导链，另一条连则被降解。
动物中和植物种miRNA的作用机理不同。
在动物中，Argonaute蛋白结合mRNA的3-UTR，诱导mRNA降解。Argonaute-miRNA complex
和翻译起始因子竞争，阻止mRNA的3’端功能核糖体的形成。也能够招募多肽和翻译后修饰酶来降解形成的多肽。
在植物中，一旦miRNA-mRNA双链形成，RNase-III-like
enzyme产生新的siRNA，siRNA与由PIWI结构与的Argonaute蛋白结合，以另一种未知的方式行使功能。
argonaute (AGO) 蛋白由四种结构域，N- terminal, PAZ, Mid和
a C-terminal PIWI结构域。PAZ结构域是以proteins
PIWI、AGO和Zwille命名的，具有保守型。其识别miRNA的3’端，在siRNA与mRNA互补配对后其对mRNA行使降解mRNA和抑制翻译功能。PIWI结构是靶序列贱妾必须的，其序列丢失保守性后会丧失剪切功能。
下面是根据另一篇文章的miRNA发现、合成和作用机理总结
http://www.360doc.com/content/18/0514/11/45962007_753793774.shtml
1 miRNA的发现
1990年矮牵牛外援色素基因导入却观察到花色减弱，花色基因mRNA下调，即产生了RNAi现象。
1998年证明这种现象是由于引入了双链RNA而不是单链RNA, 定义”RNAi”。2006年诺贝尔奖。
2001年三个研究中science发文并定义mirco RNA，简称miRNA，miRNA研究飞起！
2002年sanger研究生开发mircro RNA Registry（后改miRBase），对miRNA进行了规范。
2 miRNA的生物合成
miRNA序列非常保守，预示着有重要功能。
2.1动物miRNA的合成
miRNA在基因上的位置广泛，既可以在编码单元（TU）又可以在非编码单元，既可以在内含子又可以在外显子。
大多数miRNA由RNA聚合酶II介导，少数由RNA聚合酶III介导。
Primary miRNA(pri-miRNA)，长度在几千nt，内部由stem-loop茎环结构。Pri-miRNA经RNAase III型的Drosha酶切下茎环结构形成65nt的小发卡（hairbin）结构pre-miRNA，这个过程是共转录（co-transcription）过程，发生在RNA尚未基因组DNA分离的时候。Pre-miRNA被Exportin5(EXP5)转运蛋白转运到细胞质中，经核酸内切酶Dicer切割形成双链RNA，切口处3’的2bp的悬垂结构帮助miRNA装载到RISC，在Dicer、TRBP/PACT和Ago的作用下双链RNA和其形成RISC，之后经历链选择过程，5’更为不稳定的链被保留，其余链被降解，但是规则也不严格，也会两条链都可能都保留在某些情况下被保留，即加上5p和3p。
2.1植物miRNA的合成
植物miRNA在动物体内很少由同源物，植物
