miRNA和siRNA的基本介紹及區別
RNA干涉（RNAi）在實(shí)驗室中是一種強大的實(shí)驗工具，利用具有同源性的雙鏈RNA（dsRNA）誘導序列特異的目標基因的沉寂，迅速阻斷基因活性。SiRNA在RNA沉寂通道中起中心作用，是對特定信使RNA（mRNA）進(jìn)行降解的指導要素。siRNA是RNAi途徑中的中間產(chǎn)物，是RNAi發(fā)揮效應所必需的因子。siRNA的形成主要由Dicer和Rde-1調控完成。由于RNA 病毒入侵、轉座子轉錄、基因組中 反向重復序列轉錄等原因,細胞中出現了dsRNA，Rde-1(RNAi缺陷基因-1)編碼的蛋白質(zhì)識別外源dsRNA，當dsRNA達到一定量的時(shí)候， Rde-1引導dsRNA與Rde-1編碼的Dicer（Dicer是一種RNaseIII 活性核酸內切酶，具有四個(gè)結構域：Argonaute家族的PAZ結構域，III型RNA酶活性區域，dsRNA結合區域以及DEAH/DEXHRNA解 旋酶活性區）結合，形成酶-dsRNA復合體。在Dicer酶的作用下，細胞中的單鏈靶mRNA（與dsRNA具有同源序列）與dsRNA的正義鏈互換， 原來(lái)dsRNA中的正義鏈被mRNA代替而從酶-dsRNA復合物中釋放出來(lái)，然后，在A(yíng)TP的參與下，細胞中存在的一種RNA誘導的沉默復合體RNA- induced silencing complex （RISC，由核酸內切酶、核酸外切酶、解旋酶等構成，作用是對靶mRNA進(jìn)行識別和切割）利用結合在其上的核酸內切酶的活性來(lái)切割dsRNA上處于原來(lái) 正義鏈位置的靶mRNA分子中與dsRNA反義鏈互補的區域，形成21-23nt的dsRNA小片段，這些小片段即為siRNA。RNAi干涉的關(guān)鍵步驟 是組裝RISC和合成介導特異性反應的siRNA蛋白。SiRNA并入RISC中，然后與靶標基因編碼區或UTR區完全配對，降解靶標基因，因此說(shuō) siRNA只降解與其序列互補配對的mRNA。其調控的機制是通過(guò)互補配對而沉默相應靶位基因的表達，所以是一種典型的負調控機制。siRNA識別靶序列 是有高度特異性的，因為降解首先在相對于siRNA來(lái)說(shuō)的中央位置發(fā)生，所以這些中央的堿基位點(diǎn)就顯得極為重要，一旦發(fā)生錯配就會(huì )嚴重抑制RNAi的效應，相對而言，3′末端的核苷酸序列并不要求與靶mRNA完全匹配。
MicroRNA （miRNA,微RNA）即為長(cháng)度為22nt左右的5′端帶磷酸基團、3′端帶羥基的非蛋白編碼的調控小RNA家族。miRNA廣泛存在于真核生物中，不 具有開(kāi)放閱讀框架，不編碼蛋白質(zhì)，一般長(cháng)20-24nt，miRNA的轉錄產(chǎn)物是發(fā)夾狀結構，在RNaseⅢ酶切后以雙鏈形式存在，最后釋放互補鏈， miRNA成熟。成熟的miRNA 5′端的磷酸基團和3′端羥基則是它與相同長(cháng)度的功能RNA降解片段的區分標志。miRNA的又一特點(diǎn)——基因表達時(shí)序性。MiRNA表達的時(shí)序性和組織 特異性提示人們miRNA的分布可能決定組織和細胞的功能特異性，也可能參與了復雜的基因調控，對組織的發(fā)育起重要作用。miRNA可能的形成及作用機制 為：先由長(cháng)的內源性轉錄本（pri-miRNA）生成70nt左右的miRNA前體（pre-miRNA），然后在Dicer酶的作用下使其加工成為一個(gè) 不穩定的dsRNA分子，接著(zhù)迅速被降解剪切為22nt左右的單鏈RNA（這種單鏈RNA及以后的miRNA只是Dicer作用下pre-miRNA被剪 切的一個(gè)臂，可能是3′端的一個(gè)臂，也可能是5′端的一個(gè)臂，不同RNA可能是同一pre-miRNA的不同臂），之后被PPD(PAZ& Piwi domain)蛋白家族識別，形成RNA-蛋白質(zhì)復合體即miRNA核蛋白體（miRNP）,進(jìn)而形成成熟的miRNA。miRNA識別并與靶標基因3′ UTR區部分配對，從而抑制靶標基因的翻譯。miRNA基因是一類(lèi)高度保守的基因家族，按其作用模式不同可分為三種：第一種以線(xiàn)蟲(chóng)lin-4為代表，作用 時(shí)與靶標基因不完全互補結合，進(jìn)而阻遏翻譯而不影響mRNA的穩定性，這種miRNA是目前發(fā)現最多的種類(lèi)。第二種以擬南芥miR-171為代表，作用時(shí) 與靶標基因完全互補結合，作用方式和功能與siRNA非常類(lèi)似，最后切割靶mRNA,這說(shuō)明某些miRNA和siRNA一樣參與了機體內一些特異性mRNA的剪切過(guò)程。第三種以let-7為代表，它具有以上兩種作用模式。
miRNA對生長(cháng)發(fā)育進(jìn)行更為重要的調控作用。同時(shí)，科學(xué)家們也發(fā)現人類(lèi)基因組中 大約有255個(gè)編碼miRNA基因，約占人類(lèi)基因數的1%，但尚不清楚其功能。最近科學(xué)家發(fā)現小RNA 與‘epigenetic’現象有聯(lián)系。所謂epigenetic 是指并不涉及遺傳序列的特征性的遺傳改變。有人已試圖將小RNA 用于抗病毒治療之用,認為它們有可能抑制HIV21 和灰質(zhì)類(lèi)病毒丙型肝炎病毒的轉錄,以及也可能用于腫瘤的治療。
miRNA與siRNA之間有 許多相同之處：1.二者的長(cháng)度都約在22nt左右。2.二者都依賴(lài)Dicer酶的加工，是Dicer的產(chǎn)物，所以具有Dicer產(chǎn)物的特點(diǎn)。3.二者生成 都需要Argonaute家族蛋白存在。4.二者都是RISC組分，所以其功能界限變得不清晰，如二者在介導沉默機制上有重疊。5.miRNA和siRNA合成都是由雙鏈的RNA或RNA前體形成的。
miRNA 與siRNA的不同點(diǎn)：1.根本區別是miRNA是內源的，是生物體的固有因素；而siRNA是人工體外合成的，通過(guò)轉染進(jìn)入人體內，是RNA干涉的中間 產(chǎn)物。2.結構上，miRNA是單鏈RNA，而siRNA是雙鏈RNA。3.Dicer酶對二者的加工過(guò)程不同，miRNA是不對稱(chēng)加工，miRNA僅是 剪切pre-miRNA的一個(gè)側臂，其他部分降解；而siRNA對稱(chēng)地來(lái)源于雙鏈RNA的前體的兩側臂。4.在作用位置上，miRNA主要作用于靶標基因 3′-UTR區，而siRNA可作用于mRNA的任何部位。5.在作用方式上，miRNA可抑制靶標基因的翻譯，也可以導致靶標基因降解，即在轉錄水平后 和翻譯水平起作用，而siRNA只能導致靶標基因的降解，即為轉錄水平后調控。6.miRNA主要在發(fā)育過(guò)程中起作用，調節內源基因表達，而siRNA不參與生物生長(cháng)，是RNAi的產(chǎn)物，原始作用是抑制轉座子活性和病毒感染。
