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引言：RNA（ncRNA）是近年来发现的一类能转录但不编码蛋白质且具有特定功能的RNA小分子。功能基因组学的飞速发展将越来越多的目光引向了对非编码转录产物功能的研究。在人的转录组中,存在着一类长度大于200nt,但并不具备编码蛋白质功能的基因转录产物,即长非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)。相比于小分子RNA,它们仍是目前基因组转录产物中较为陌生的部分。但其强大的生物学功能，例如在肿瘤发生发展中的作用、比较近缘物种及寻找雄性功能基因等等反面的重要作用，已经引起了科学界的极大重视。

摘要：这对非编码RNA，目前的研究显示，ncRNA的主要功能有：参与mRNA的稳定和翻译水平的调节、参与蛋白质的运输、参与RNA的加工和修饰、影响染色体的结构等。目前研究的主要方法有：比较基因组生物信息分析发现ncRNA、分离特定的cDNA克隆用于富集ncRNA、利用芯片系统检测整个基因组以获得新转录物。这篇综述将对一部分比较常见的非编码RNA及其功能进行简单的介绍以及部分可能的有关的研究前沿，由于知识水平及参考资料极其有限，因此只是反映了非编码RNA的冰山一角，但依然希望能够有所了解和学习。

关键词：非编码RNA 种类 功能 医学治疗

非编码RNA的种类及其功能：

① tRNA(转运RNA)：结构特征之一是含有较多的修饰成分，核酸中大部分修饰成分是在tRNA中发现的。修饰成分在tRNA分子中的分布是有规律的，但其功能不清楚。tRNA的功能主要是携带氨基酸进入核糖体，在mRNA指导下合成蛋白质。即以mRNA为模板，将其中具有密码意义的核苷酸顺序翻译成蛋白质中的氨基酸顺序。　tRNA还具有其他一些特异功能，例如，在没有核糖体或其他核酸分子参与下，携带氨基酸转移至专一的受体分子，以合成细胞膜或细胞壁组分；作为反转录酶引物参与DNA合成；作为某些酶的抑制剂等。有的氨酰-tRNA还能调节氨基酸的生物合成。在许多植物病毒RNA分子中发现有类似于tRNA的三叶草结构，有的也能接受氨基酸，其功能不详。

②rRNA（核糖体RNA：是细胞中含量最多的RNA，它与蛋白质结合而成核糖体，其功能是作为mRNA的支架，使mRNA分子在其上展开，实现蛋白质的合成。rRNA单独存在时不执行其功能，它与多种蛋白质结合成核糖体，作为蛋白质生物合成的“装配机”。

③snRNA（小核RNA）：它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spilceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。另外，还有端体酶RNA(telomerase RNA)，它与染色体末端的复制有关；以及反义RNA(antisense RNA)，它参与基因表达的调控。还参与RNA剪接和RNA修饰。

④atRNA（反义RNA）: 是指与mRNA互补的RNA分子, 由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合, 即抑制了该mRNA的翻译。通过反义RNA控制mRNA的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，反义RNA也参与了λ和P22噬菌体的溶菌/溶源状态的控制。

⑤不均一核RNA（hnRNA）: 存在于真核生物细胞核中的不稳定、大小不均的一组高分子RNA。

⑥miRNA:也是非编码RNA，是小的RNA分子，具有破坏目标特异性基因的转录产物或者诱导翻译抑制的功能,与转录基因互补，介导基因沉默（RNAi）。

⑦短干扰RNA(siRNA) :激发与之互补的目标mRNA的沉默, siRNA在RNA沉寂通道中起中心作用，是对特定信使RNA（mRNA）进行降解的指导要素。siRNA是RNAi途径中的中间产物，是RNAi发挥效应所必需的因子。

⑧gRNA又称引导RNA，真核生物中参与RNA编辑的具有与mRNA互补序列的RNA ,具有3'寡聚U的尾巴,中间有一段与被编辑mRNA精确互补的序列,5'端是一个锚定序列,它同非编辑的mRNA序列互补。在编辑时,形成一个编辑体(editosome),以gRNAs内部的序列作为模板进行转录物的校正, 同时产生编辑的mRNA。gRNA3'端的oligo(U)尾可作为被添加的U的供体。；

⑨eRNA，从内含子（introns）或DNA非编码区转录的RNA分子，精细调控基因的转录和翻译效率；

⑩SNP RNA，信号识别颗粒RNA，细胞质中与含信号肽mRNA识别，决定分泌的RNA功能分子，它是一种核糖核酸蛋白复合体。能够识别并结合刚从游离核糖体上合成出来的信号肽，暂时中止新生肽的合成，又能与其在内质网上的受体(即停靠蛋白质)结合而将新生肽转移入内质网腔，防止蛋白水解酶对其损害。；

⑾tmRNA，具有tRNA样和mRNA样复合的RNA，广泛存在细菌中，识别翻译或读码有误的核糖体，也识别那些延迟停转的核糖体，介导这些有问题的核糖体的崩解；

⑿链非编码RNA（large intergenic non-coding RNA，lincRNA） 虽然与蛋白质合成无关，但能形成一定的二级结构，并调节蛋白质的活性。lincRNA有很多功能，目前被认为能与蛋白质形成复合体，调节蛋白的功能。

⒀piRNA: piRNA主要存在于哺乳动物的生殖细胞和干细胞中，通过与Piwi亚家族蛋白结合形成piRNA复合物（piRC）来调控基因沉默途径。对Piwi亚家族蛋白的遗传分析以及piRNA积累的时间特性研究发现，piRC在配子发生过程中起着十分重要的作用。还能维持生殖系和干细胞功能和调节翻译和mRNA的稳定性

部分有关非编码RNA的研究前沿

1. RNA组学非编码RNA假尿嘧啶化粟酒裂殖酵母snR90同源重组

主要将研究集中在对粟酒裂殖酵母中发现的一新种boxHACAsnoRNAsnR90在核糖体25S上的假尿嘧啶化修饰作用的讨论粟酒裂殖酵母核糖体大亚基上的25S是主要的肽转移场所，其修饰位点的研究对了解粟酒裂殖酵母核糖体结构及功能的实现均有极大的意义根据对编码snR90snoRNA的基因分析表明，snR90基因位于一个非编码RNA基因的外显子中，该非编码RNA基因的内含子中还存在一个boxCD类snoRNAsnR80基因，是一个十分具有研究价值的基因再对snR90的结构进行分析判断估计该分子上应该存在两个假脲嘧啶化修饰位点利用遗传手段，以一个选择性标记基因Kanr将snR90snoRNA基因交换出来，对snR90snoRNA的基因进行敲除knockout，成功构建了基因缺失株△snR90通过选择培养基初步筛选，然后利用双引物PCR筛选出正确重组的成功缺失株，再对野生性与缺失株中提取的总RNA分别利用Northern杂交鉴定，既确定snR90snoRNA在粟酒裂殖酵母中的稳定表达，又可进一步确定snR90snoRNA基因缺失株△snR90的成功构建同时用野生株和缺失株做CMC-引物延伸实验，分别验证由snR90在核糖体25S上指导的假尿嘧啶化的两个精确的修饰位点最后通过用五个浓度梯度的接种量在23℃、30℃、37℃三个温度梯度下，分别在含有抗生素G418与不含的普通培养基中的对比生长培养得出缺失型菌株的生长情况差异进一步了解snR90对粟酒裂殖酵母生长的影响作用实验表明，即使在同一非选择培养基中培养的酵母，其基因缺失株的生长亦明显较野生型缓慢.

2.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

3.长非编码RNA在肝癌中的研究进展

长非编码RNA(long noncoding RNAs,lncRNAs)是一组长度>200个核苷酸、缺少特异完整的开放阅读框、无蛋白质编码功能的RNA。研究显示,lncRNAs可参与表观遗传修饰,在肝癌的发生、发展、浸润和转移中发挥重要作用。此外,lncRNAs还可诱导肝癌对化疗药物产生耐药而导致化疗失败,给肝癌的治疗带来较大困难。本文就与肝癌有关的lncRNAs的特征、在肝癌中的作用及其分子机制等方面进行简要综述,为临床肝癌的基因诊断和治疗提供新的思路。

4.长非编码RNA

人类基因组序列的约5%～10%被稳定转录,蛋白质编码基因仅约占1%,其余4%～9%的序列虽能转录,但转录物功能尚不明确。尽管如此,已确证在非蛋白质编码转录物中,含有具备调节功能的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)。与具有调节功能的短链非编码RNA[如微RNA(microRNA)、小干扰RNA(siRNA),、Piwi-RNA]相比,长非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在数量上占大多数。lncRNA通过多种方式产生,以多种途径调节靶基因表达,参与调控生物体生长、发育、衰老、死亡等过程;lncRNA功能异常往往导致疾病发生。本文综述了lncRNA的起源、分类、作用分子机制及lncRNA异常与疾病的相关性等内容,旨在充分了解这一重要新型调控分子。

5.表观遗传学:生物细胞非编码RNA调控的研究进展

表观遗传学是研究基因表达发生了可遗传的改变,而DNA序列不发生改变的一门生物学分支,对细胞的生长分化及肿瘤的发生发展至关重要。表观遗传学的主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰及新近发现的非编码RNA。非编码RNA是指不能翻译为蛋白的功能性RNA分子,其中常见的具调控作用的非编码RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA以及长链非编码RNA。近年来大量研究表明非编码RNA在表观遗传学的调控中扮演了越来越重要的角色。文章综述了近年来生物细胞非编码RNA调控的表观遗传学研究进展,以有助于理解哺乳动物细胞中非编码RNA及其调控机制和功能。

6.非编码RNA相关计算问题研究

非编码RNA(non-coding RNAs ,ncRNA)是指不编码蛋白质的那部分转录产物,在各种生命过程中发挥着重要作用,包括基因调控、染色体重塑、基因定位、基因修饰和DNA印记等。对ncRNA的研究不仅具有重要的理论和应用价值,而且将对人们探索生命本质问题提供不可或缺的工具。由于采用实验方法研究ncRNA的各类问题,通常代价高、耗时长,且盲目性强。而随着各种生物基因组测序的先后完成,以及相应各类数据库的建立和不断丰富完善,使得计算方法在ncRNA各类研究中的应用成为可能和必要。本文选择了和ncRNA相关的序列-结构比对、二级结构预测和ncRNA基因识别等经典计算问题为研究课题,采用模式分类中的各种方法展开了深入研究,论文的主要研究内容和创新点包括以下几个方面: 1、ncRNA序列-结构比对研究。序列比对是计算分子生物学的经典课题,而ncRNA因为其结构保守性比序列保守性更强,使得用传统的序列比对程序得到的结果不能满足各种ncRNA相关分析的需要。为此,要在序列比对的同时更多的考虑ncRNA的结构信息,这成倍的增加了算法复杂度。本文将量子遗传算法引入ncRNA序列-结构比对中,充分利用量.

总结：RNA（即没有被翻译成蛋白质的RNA）在调控基因表达中扮演至关重要的角色已经成为一个清楚的事实。对包括microRNA，siRNA等的非编码RNA的研究更是研究的焦点。这些领域研究的不断的深入也使我们对基础生命物质有了新的了解、认识。近年来，国内外在非编码RNA方面的研究取得了多项令人瞩目的成就。目前科学家已经掌握了数千个与人类疾病相关的RNA分子。这些发现将为生物学奠定新的基础，有助于开发出新手段来迅速识别与人类疾病相关的基因，并掌握其功能和作用，从而提高诊断和治疗水平。可以看出，不管是在医药上，还是在植物的抗逆性上，或者动物细胞的新陈代谢等方面都能见到非编码RNA的身影，它已经成为生物学研究上的一颗耀眼的“明星”。

参考文献：

百度百科

张洪渊等 生物化学原理 科学出版社

http://www.ebiotrade.com/newsf/2007-12/20071226165344.htm

http://bio-infor.blog.163.com/blog/static/1072798152010631103654464/

http://dris.hust.edu.cn/view/88137625979.html

生物技术通报 , Biotechnology Information, 编辑部邮箱 2004年 01期 毛新国; 董玉琛

孙甜甜; 房静远 上海交通大学医学院附属仁济医院上海市消化疾病研究所;

祁磊 苗俊英 山东大学生命科学学院;

于红 青岛大学医学院微生物学教研室; 英国约克大学生物系P53研究室;

赵英杰; 王正志 国防科学技术大学 《Research on Relevant Computational Problems of Noncoding RNA》

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