siRNA,shRNA,dsRNA,miRNA
miRNA
微RNA(microRNAs,miRNA)
是長度在21-23個核苷酸之間的單鏈RNA片段,調節基因的表達。
miRNA由基因編碼,從DNA轉錄而來,但不翻譯成蛋白。
初級轉錄產物(primary transcripts,pri-miRNA)縮短其頸環結構得到功能性的miRNA。
成熟的miRNA分子與一個或更多個mRNA分子部分互補,其主要功能是下調基因的表達。
dsRNA
雙鏈RNA(double-stranded RNA, dsRNA)是一種有互補鏈的RNA,
與細胞中發現的DNA相似,dsRNA構成了一些病毒(雙鏈RNA病毒)的基因組。
像病毒RNA或siRNA 之類的雙鏈RNA能夠促發真核細胞中的RNA干擾,引起脊椎動物中的干擾素反應。
shRNA
小發卡或短發卡RNA(a small hairpin RNA or short hairpin RNA, shRNA)
是一段具有緊密發卡環(tight hairpin turn)的RNA序列,常被用于RNA干擾沉默靶基因的表達。
利用載體把shRNA導入細胞,載體中的U6 啟動子確保shRNA總是表達;
這種裝載了shRNA載體可被傳遞到子代細胞中去,從而使基因的沉默可被遺傳。
shRNA的發卡結構可被細胞機制切割成siRNA ,
然后siRNA 結合到RNA誘導沉默復合物上(RNA-induced silencing complex,RISC),
該復合物能夠結合到目的mRNAs并將其降解。
shRNA 是由RNA 聚合酶Ⅲ轉錄的,
哺乳細胞中的shRNA產物有時會促使細胞產生干擾素反應(細胞遇到病毒侵襲時做出的自我防衛反應),
而miRNA中卻不會遇到這種問題(miRNA是由RNA聚合酶Ⅱ轉錄,與轉錄mRNA的聚合酶相同)。
shRNA也被用于植物和其它系統中,在這些系統中不需要U6啟動子的驅動。
在植物中,常用的增強表達的啟動子是CaMV35S(cauliflower mosaic virus 35S),
在這種情況下,RNA聚合酶Ⅱ參與了轉錄,起始RNA干擾。
siRNA
小或短干擾RNA(small/short interfering RNA, siRNA )
是一類20-25個核苷酸長度的雙鏈RNA分子,其主要在RNAi通路中起作用,干擾特異基因的表達。此外siRNA 在RNAi相關的通路中也起作用,如抗病毒機制,基因組染色體結構的塑造等。其結構是一段完全互補的RNA雙鏈,兩端各有兩個未互補的的堿基。
最后做一下小結,miRNA,siRNA ,dsRNA和shRNA都是RNA干擾技術中用到的小分子RNA,其不同之處在miRNA 是單鏈RNA,其余均為雙鏈RNA;siRNA 和dsRNA相似;shRNA需通過載體導入細胞后,然后利用細胞內的酶切機制得到siRNA 而最終發揮RNA干擾作用.
siRNA&miRNA
往往是外源引起的,
如病毒感染和人工插入dsRNA之后誘導而產生,
屬于異常情況是生物體自身的一套正常的調控機制。
來源
長鏈dsRNA
發夾狀pre-miRNA
分子結構
siRNA 是雙鏈RNA,3‘端有2個非配對堿基,通常為UU
miRNA是單鏈RNA
對靶RNA特異性
較高,一個突變容易引起RNAi沉默效應的改變
相對較低,一個突變不影響miRNA的效應
作用方式
RNAi途徑:生物合成,成熟過程,由dsDNA在Dicer酶切割下產生;發生在細胞質中
miRNA途徑:pri-miRNA在核內由一種稱為Drosha酶處理后成為60nt的帶有莖環結構的Precursor miRNAs (pre-miRNAs);這些pre-miRNAs在轉運到細胞核外之后再由Dicer酶進行處理,酶切后成為成熟的miRNAs;發生在細胞核和細胞質中
Argonaute (AGO) 蛋白質
各有不同的AGO蛋白質
各有不同的AGO蛋白質
互補性(complementarity)
一般要求完全互補
不完全互補,存在錯配現象
RISCs的分子量不同
siRISCs
miRISCs/miRNP
作用機制
單鏈的siRNA 結合到RISC復合物中,引導復合物與mRNA完全互補,通過其自身的解旋酶活性,解開siRNAs,通過反義
siRNA 鏈識別目的mRNA片段,通過內切酶活性切割目的片段,接著再通過細胞外切酶進一步降解目的片段。
siRN 也可以阻遏3′UTR具有短片斷互補的mRNA的翻譯(off target)。
成熟的miRNAs 則是通過與miRNP核蛋白體復合物結合,識別靶mRNA,并與之發生部分互補,從而阻遏靶mRNA的翻譯。在動物中,成熟的單鏈miRNAs與蛋白質復合物miRNP結合,引導這種復合物通過部分互補結合到mRNA的3′UTR(非編碼區域),從而阻遏翻譯。除此之外,miRNA也可以切割完全互補的mRNA。
加工過程
siRNA 對稱地來源于雙鏈RNA的前體的兩側臂
miRNA是不對稱加工,miRNA僅是剪切pre-miRNA的一個側臂,其他部分降解。
對RNA的影響
降解目標mRNA;影響mRNA的穩定性
在RNA代謝的各個層面進行調控;與mRNA的穩定性無關
作用位置
siRNA 可作用于mRNA的任何部位
miRNA主要作用于靶標基因3′-UTR區
生物學意義
siRNA 不參與生物生長,是RNAi的產物,原始作用是抑制轉座子活性和病毒感染
miRNA 主要在發育過程中起作用,調節內源基因表達


