RNA漫谈

从其他学科跳进分子生物学学科后,发现以前生物学课本里面的教材好落后,只知道mRNA、tRNA、rRNA,但是相关的概念也早已遗忘殆尽了,只好硬着头皮,再好好补补这方面的知识了。

20世纪40年代初,人们就知道除了脱氧核糖核酸(DNA)之外,还有另一种核酸,核糖核酸(RNA)。在明确DNA含有基本的遗传信息后,人们在很长一段时间内对于遗传信息的表达方式仍旧一无所知。到了20世纪60年代,蛋白质被发现是在细胞质内的核糖体上组装,这一重要发现表明在核内染色体与核外核糖体之间必然存在一个“桥梁”。遗传信息究竟是怎样被转移到细胞质中的? 其实主要的运作系统,就是我们最早学习的mRNA, tRNA和rRNA。

  RNA里面的三驾马车—mRNA、rRNA、tRNA

mRNA——1961年,Jacob和Monod提出了信使RNA(mRNA)假说,认为细胞内存在一种特殊的RNA与DNA上基因序列互补,在核内合成并被运输到细胞质为蛋白合成提供模板;而当一种蛋白质合成结束后,它的mRNA将离开核糖体,为其它mRNA让路。这一假说很快得到了实验证实,由此得出了高中生物书中理科生们熟知的中心法则。  

rRNA——蛋白质合成的过程中,除了mRNA作为蛋白质合成的“图纸”,细胞中含量最大的RNA,核糖体RNA(rRNA),其是组成核糖体的主要成分,核糖体是合成蛋白质的工厂。在大肠杆菌中,rRNA量占细胞总RNA量的75%~85%,而tRNA占15%,mRNA仅占3~5%。 rRNA与多种蛋白结合形成蛋白质的加工“工厂”——核糖体。

tRNA——而“工人”就是折叠成三叶草形的转运RNA(tRNA),“工人”们一面识别mRNA上的密码子,一面搬运来相应的氨基酸连接在一起合成多肽。它们把氨基酸搬运到核糖体上,tRNA能根据mRNA的遗传密码,依次准确地将它携带的氨基酸,掺入正在合成的肽链中,实现肽链的延伸。

剩下的RNA

人类基因组中有约30亿个碱基,大约只有2%可以编码蛋白(coding region),剩下大多数都被转录成了RNA。基因组技术的发展使得我们对基因组的理解有了很大的进步,细胞中大量的非编码RNA被发现,非编码RNA虽然不编码蛋白质,但是以调控分子等多种身份参与了重大生命活动的各个层次。下面是整理的一张示意图,可以更好地帮助大家了解各种RNA的功能。(仅展示较常接触到的大部分类型的RNA)

1

lncRNA(Long non-coding RNA,长链非编码RNA):长度大于 200个核苷酸的非编码RNA,参与细胞内多种过程调控。

miRNA(MicroRNA):长度约为20-24个核苷酸的小RNA,参与转录后基因表达调控。

siRNA(Small interfering RNA,小干扰RNA):长度约20-25个核苷酸的双股RNA,主要参与RNA干扰(RNAi)现象,以带有专一性的方式调节基因的表达。

snRNA (smallnuclearRNA,小核RNA):长度约为100-215个核苷酸,是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体(spliceosome)的主要成分,参与mRNA前体的加工过程。

scRNA(small cytoplasmic RNA,细胞质小RNA):主要位于细胞质内,主要功能是识别信号肽,参与蛋白质的合成和运输。

ceRNA(competing endogenous RNAs):是具有miRNA结合位点,能够竞争性结合miRNA,抑制miRNA对靶基因调控的一类RNA。

ceRNA理论认为,mRNA、假基因、lncRNA、circRNA等均可能通过miRNA反应元(MRE)竞争性结合miRNA,从而抑制miRNA对靶向mRNA的负调控。ceRNA从全新的角度解释转录体如何构建基因表达调控网络。

端粒酶RNA(Telomerase RNA Component,TERC):是端粒酶的一个组成部分。由端粒酶RNA基因(TERC)编码。


有关RNA的研究历史,这个网站有详细的介绍:

https://www.phd-rna-biology.at/rna-history/

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