Target RNA abundance dilutes microRNA and siRNA activity
植物微小核糖核酸mRNA
植物微小核糖核酸(microRNA)对于中药、天然药物药效物质基础和质量控制研究的重要意义探讨by14211一．微小核糖核酸（microRNA）1.1 定义MicroRNA（miRNA）是一种长约22 个核苷酸的单链小分子RNA，本身不编码蛋白质，但能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译对基因进行转录后表达的调控，调节细胞功能，属于表观遗传学范畴。
人体大约有1000余种miRNA，这些miRNA可以调控20%-30% 的基因表达，从而调节人体生长、发育、生理和病理等过程。
1.2 作用机制细胞内约70个核苷酸的茎环结构或双链RNA分子前体转录物在双链RNA特异性核酸内切酶Dicer作用下，形成具有特定结构特征(双螺旋)和一定长度( 21~ 22个核苷酸)的小RNA。
一般的前体RNA经加工后是对称的，产生21~ 25个核苷酸的双链RNA，即siRNA。
而另一部分前体RNA 加工后,双链RNA只有一条链稳定而形成单链，即miRNA；所形成的miRNA 在miRNP /RISC 作用下，可以与成熟mRNA上任意与之互补的序列相结合，从而抑制基因转录和(或)使mRNA降解而抑制基因表达。
miRNA只与它们靶基因3端非翻译区的特殊位点结合抑制其翻译过程，从而调控基因表达。
1.3 特点（1）广泛存在于真核生物中，是一组不编码蛋白质的短序列RNA，它本身不具有开放阅读框架(ORF) ；（2）70 %的哺乳动物miRNA 基因是位于TUs区（3）通常的长度为18～25 nt ，但在3′端可以有1～2 个碱基的长度变化;（4）成熟的miRNA 5′端有一磷酸基团，3′端为羟基, 这一特点使它与大多数寡核苷酸和功能RNA 的降解片段区别开来；多数miRNA 还具有高度保守性、时序性和组织特异性。
1.4 生理功能在各类小分子RNA 中，miRNA 具有最广泛的基因调节功能，它能对基因活动(生长、分化、凋亡及应激反应等)的各个层面进行调节。
8,RNA生物信息学
种子区域：通常指miRNA 5′端第二位到第八位 的核苷酸序列 两者完全互补：降解 两者不完全互补：抑制翻译
• 基于序列的miRNA靶基因预测方法
miRNA靶基因预测遵循的基本原则 miRanda TargetScan 机器学习方法
miRNA靶点类型
miRNA 的靶点通常分为两类： I. 5′ 端主导型（5′ -dominant） II. 3′ 端补充型（3′ -compensatory） 5′ 端 主 导 型 又 分 为 5′ 端 主 导 的 “ 标 准 型 ” （canonical）和“种子型”（seed）
2>TargetScan
TargetScan主要考虑物种间保守的miRNA靶基 因，并且在TargetScan中首次提出了“种子匹配” （seed match）的概念。
microRNA简介
microRNA简介microRNA的发现（Discovery）1993年，Lee，Feinbaum和Ambros等人发现在线虫体内存在一种RNA（lin-4），是一种不编码蛋白但可以生成一对小的RNA转录本，每一个转录本能在翻译水平通过抑制一种核蛋白lin-14的表达而调节了线虫的幼虫发育进程。
对于出现这种现象的原因，科学家们猜测是由于基因lin-14的mRNA的3'UTR区独特的重复序列和lin-4之间有部分的序列互补造成的。
在第一幼虫阶段的末期降低lin-14的表达将启动发育进程进入第二幼虫阶段。
7年后科学家又发现了第二个miRNA－let-7，let-7相似于lin-4，同样可以调节线虫的发育进程。
自从let-7发现以来，应用随机克隆和测序、生物信息学预测的方式，又分别在众多生物体如病毒、家蚕和灵长类动物中发现了成千的miRNAs。
被鉴定的miRNAs均被miRBase网站整理并加以注释。
此网站由著名的Sanger研究所主办，并对公众开放。
（）microRNA的生物起源（Biogenesis）miRNAs起源于内源性表达转录本，是长约21-25nt的双链RNA 分子，其典型特征是具有发卡结构。
图1表述了对当前miRNA和siRNA起源的理解。
miRNA途径开始于一个miRNA基因的pri-miRNA（PrimarymiRNA）转录本（step 1）；这个70－100nt的发卡RNAs（pri-miRNA）在核内被核糖核酸酶Drosha加工处理而最终成为pre-miRNA（Precursor miRNA，）（step 2）；之后pre-miRNA被核输出蛋白exportin 5转运入胞质（step 3），接着被第二个核糖核酸酶Dicer消化为21－25nt的miRNA（step 4）；这个阶段的miRNA可以结合RISC（RNA-Induced Silencing Complex）并与靶标mRNA互补并列（step5－6）；miRNA和靶序列的互补程度决定了靶基因mRNA要不在翻译水平被部分抑制，要不完全断裂（step 7）。
蜜蜂microRNA的研究进展
现其中 81 个 miＲNA 在其他昆虫中有同系物， 表明 它们是真实存在的 miＲNA， 并与同系物具有相似的 功能。这一研究结果为研究蜜蜂发育、 级型分化等 方 面 的 miＲNA 调 控 网 络 提 供 了 基 础。 Shi 等 （ 2012 ） 分别对中华蜜蜂 Apis cerana cerana 与意大利 蜜蜂 Apis mellifera ligustica 蜂王浆中 miＲNA 表达谱 进行检测， 发现两者存在着差异， 由此推测 miＲNA 在蜜蜂级型分化发挥着调控作用 。Guo 等（ 2013 ） 则 运用高通量测序技术 Solexa 检测了意蜂工蜂浆和蜂 王浆中的小 ＲNA 表达谱， 发现工蜂浆中的 miＲNA 表达量是蜂王浆中的 7 ～ 215 倍， 而且在幼虫发育的 4 － 6 ， 第 天 工蜂幼虫食物和蜂王浆中 miＲNA 表达 在给蜂王幼虫饲喂添 量有明显的动态变化。 另外， 结果不仅导致其 加了特异性 miＲNA 的蜂王浆之后， 体内 mＲNA 的表达出现明显的变化， 而且发育而成 的新蜂王的形态特征也有明显的变化， 特别是添加 184 的 蜂 王 浆， 了 miＲ变 化 尤 为 明 显。 Guo 等 （ 2013 ） 的 研 究 进 一 步 证 明 了 哺 育 蜂 分 泌 物 中 的 miＲNA 是蜜蜂级型分化调控机制的重要组成部分 。
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昆虫学报 Acta Entomologica 人们运用各种生物技术在哺 乳动物、 昆虫、 病毒体等生物中发现已鉴定注册的 miＲNAs 共有 24 521 个， 其中在蜜蜂中发现 218 个 （ http： / / www． mirbase． org / ） 。 蜜蜂是重要的社会性经济昆虫， 一直是国际上 特别在社会性结构相关的诸多领 热门的研究对象， 域是研究热点。 充分认识 miＲNA 对蜜蜂各方面的 调控机制， 对于养蜂生产具有重要的指导意义。 例 如， 了解 miＲNA 对蜜蜂免疫系统方面的调控机制， 就能针对性地有效地采取相关措施防治蜂群病虫害 及细菌病毒感染； 了解 miＲNA 对蜜蜂劳动分工行为 的调节机制， 便能更好地掌握蜂群发展的规律 ， 根据 从而达 需要控制蜂群中各种不同分工蜜蜂的数量 ， 而且也可以为人类认 到增加蜂产品的产量的目的， 识动物行为的可塑性提供重要的线索 。随着蜜蜂基 因组 测 序 的 完 成 （ Honey Bee Genome Sequencing Consortium， 2006 ） ， Weaver 等 （ 2007 ） 运用 3 种独立 的计算方法在蜜蜂基因组中确认了 65 个非冗余候 选的 miＲNA， 通过对蜜蜂 miＲNA 转录差异分析发 更有可能是蜜 现 miＲNA 可能参与调节蜜蜂的发育， 蜂级 型 分 化 的 关 键 性 调 控 因 子。 自 此 蜜 蜂 领 域 miＲNA 的研究随之展开。 近年的研究发现 miＲNA 对蜜蜂级型分化、 劳动分工行为、 免疫系统等方面都 可能发挥着重要的调控作用， 本文就其最新的研究 进展进行了综述。
MicroRNA与脂质代谢
MicroRNA与脂质代谢摘要】 MicroRNAs已经成为一种重要的调节脂质代谢的因子。
最近发现的microRNA-33a and b (miR-33a/b)在体内胆固醇和脂肪酸代谢动态平衡中起着很重要的调节作用。
这些microRNA嵌入在固醇响应元件结合蛋白基因（SREBF2 和SREBF1）中，通过抑制参与到胆固醇输出和脂肪酸氧化的基因，比如ABCA1，CROT，CPT1，HADHB和PRKAA1，转录后调节胆固醇和脂肪酸代谢。
miR-33a/b促进细胞内脂质沉积。
在新近的动物实验研究中表明抑制这些小干扰RNA对脂蛋白代谢的调节有很显著的影响，包括增加血浆中高密度脂蛋白（HDL）和减少极低密度脂蛋白（VLDL）中甘油三酯的代谢。
这些新的发现支持了microRNA拮抗剂在治疗血脂异常、动脉粥样硬化和相关代谢疾病中的潜在作用。
【关键词】小RNA 脂肪代谢高密度脂蛋白甘油三酯【中图分类号】R589.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）08-0138-02脂质代谢异常可引起动脉粥样硬化、冠心病、肥胖症等多种与代谢相关的疾病，严重威胁人类健康。
近期研究发现，microRNA参与上述多种病理过程的调控。
本文综述了近些年来microRNA对脂质代谢调控方面的研究进展，并对其在治疗中的潜在作用进行了展望。
1. microRNA的结构与作用机制microRNA是一类大小约18-22个碱基的单链小分子RNA，是由具有发夹结构的约70-90个碱基的单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成。
microRNA在真核基因表达调控中有着广泛的作用。
尽管有一部分在所有细胞的各个阶段中均有表达，但是大多数microRNA的表达水平在不同组织、不同发育阶段具有其特异性。
microRNA作用于目的基因的方式与两者的配对程度有关：成熟的microRNA通过Watson-Crick碱基配对识别并结合靶标 mRNA的3’UTR、5’UTR 或编码蛋白外显子区域。
microRNA沉默技术
沉默分子
马克思（1818-1883）
致谢
谢谢观赏！ 祝大家暑假快乐。
参考文献：
① Joshi SR, McLendon JM, Comer BS, Gerthoffer WT. MicroRNAs-control of essential genes: Implications for pulmonary vascular disease. Pulmonary circulation. 2011 ;1:357-64. ② Jan Kru¨tzfeldt1, Nikolaus Rajewsky3, Ravi Braich, Kallanthottathil G. Rajeev, Thomas Tuschl,Muthiah Manoharan & Markus Stoffel. Silencing of microRNAs in vivo with‘antagomirs’.Nature.2005; ③ 夏新，张小敏，宋鹏飞，王爽.反义寡核苷酸介导的 miRNA沉默研究.安徽农业科学.2011.39(24):14545-14547 ④ Ambros, V. The functions of animal microRNAs. Nature 431, 350–-355
以下是一些经常用于沉默miRNA的改造分 子，接下来会一一为您介绍。
Antagomir寡核苷酸
Morpholino寡核苷酸 锁核酸（LNA） 肽核酸（PNA）
microRNAs 沉默技术
Antagomir寡核苷酸
磷硫酰修饰
1.每个核苷酸的呋喃糖2’碳 上加甲基。 2.两端用磷硫酰修饰。
甲基
甲基
1.提高了对核酸酶 的耐受性。 2.延长了在胞内的 半衰期。
ncRNA(非编码RNA)的知识
ncRNA(非编码RNA)的知识z2010-07-31 10:36:54| 分类：Biology | 标签：rna |举报|字号订阅目录一、核糖核酸（RNA）二、转运RNA(tRNA)三、信使RNA(mRNA)四、核糖体RNA（rRNA）五、小核RNA（snRNA）六、RNA干扰（RNAi）七、反义RNA（atRNA）八、核仁小分子RNA（snoRNA）九、细胞质小分子RNA(scRNA)十、不均一核RNA（hnRNA）十一、干扰mRNA的互补RNA(miRNA)十二、非编码RNA（ncRNA）十三、短发夹RNA(shRNA)十四、短干扰RNA(siRNA)十五、核酸酶（RNase）十六、核糖核酸酶抑制剂（RNasin）十七、向导RNA（gRNA）一、核糖核酸（RNA）1 概述核糖核酸(RiboNucleic Acid ) ，简称RNA。
由至少几十个核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸，因含核糖而得名。
RNA普遍存在于动物、植物、微生物及某些病毒和噬菌体内。
RNA和蛋白质生物合成有密切的关系。
在RNA 病毒和噬菌体内，RNA是遗传信息的载体。
RNA一般是单链线形分子，也有双链的如呼肠孤病毒RNA；环状单链的如类病毒RNA，1983年还发现了有支链的RNA分子。
在RNA病毒中，RNA是遗传物质，植物病毒总是含RNA。
近些年在植物中陆续发现一些比病毒还小得多的浸染性致病因子，叫做类病毒。
类病毒是不含蛋白质的闭环单链RNA分子，此外，真核细胞中还有两类RNA，即不均一核RNA （hnRNA）和小核RNA（snRNA）。
hnRNA是mRNA的前体，snRNA参与hnRNA的剪接（一种加工过程）。
自1965年酵母丙氨酸tRNA的碱基序列确定以后，RNA序列测定方法不断得到改进。
目前除多种tRNA、5SrRNA、5.8SrRNA 等较小的RNA外，尚有一些病毒RNA、mRNA及较大RNA的一级结构测定已完成，如噬菌体MS2RNA含3569个核苷酸。
RNA数据分析网站和软件
miRNA研究常见数据分析网站和软件software and databases芯片分析image analysis:Bzscan http://tagc.univ-mrs.fr/ComputationalBiology/bzscan/ScanAlyze /EisenSoftware.htmSpotfinder /spotfinder.htmlstatistical analysis:Carmaweb https://carmaweb.genome.tugraz.at/MMIA http://156.56.93.156/~MMIA/mmia_main.htmlDChip https:///site/dchipsoft/downloading-dchip-software Midas /midas.htmlR/bioconductor /limma / / .au/limma/miRNA analysisAnnotation database:MiRBase /miRNA viewer /mirnaviewer/miplant browser http://miplant.binf.ku.dk/miRMaid /miRNA Production site:microSite http://www.microarray.fr:8080/merge/index?action=MISITmiR sequence alignments:MirAlign /miralign/miR structure alignments:miRScan /mirscan/ncRNA alignments: /Secondary structure prediction:UNAFold /download.phpMFold /Pfold http://www.daimi.au.dk/~compbio/rnafold/Sfold /index.plRNAFold http://rna.tbi.univie.ac.at/cgi-bin/RNAfold.cgipremiR stemloop predictionMiR-abela http://www.mirz.unibas.ch/cgi/pred_miRNA_genes.cgiEu-miR http://miracle.igib.res.in/eumir/Dicer cutting site predictionCDPred http://www.imtech.res.in/raghava/cdpred/index.html Annotated Target database:TarBase http://diana.cslab.ece.ntua.gr/tarbase/Predict. Target database:miRDB /miRDB/Target prediction:Miranda /microrna/home.doTargetScan /TargetScanS /tscan/targetscanS2005.htmlPicTar http://pictar.mdc-berlin.de/PITA http://genie.weizmann.ac.il/pubs/mir07/mir07_prediction.html DIANA MicroT /cgi-bin/micro_t.cgi/RNA22 /rna22_targets.htmlNBmiRTar /NBmiRTar/MicroInspector http://bioinfo.uni-plovdiv.bg/microinspector/microcible http://www.microarray.fr:8080/merge/index?action=MICIB miTargetFinder http://people.binf.ku.dk/morten/services/miTargetFinder MiRTP https://genome.tugraz.at/MiRTP/ExprTargetDB /apps/microrna/Structure based target prediction:miRacle http://miracle.igib.res.in/miracle/RNAhybrid http://bibiserv.techfak.uni-bielefeld.de/rnahybridSVM based target prediction:miRTarget2 /miRDB/miTarget http://cbit.snu.ac.kr/~miTarget/SNP in miRNA target sites:SNPmiR http://www.microarray.fr:8080/merge/index?action=MISNP MicroSNiPer /microsniperTarget prediction/DB:microCosm /enright-srv/microcosm/Meta Target prediction:miRGator http://genome.ewha.ac.kr/miRGator/Validated-predict.Target:miRecords /RNA Relation:CrossLink rmatik.uni-tuebingen.de/software/crosslink/ GenMiR++ /genmir/RNA family search:Rfam /miRNA Tissue expression atlas: /microrna/getExprForm.doRNA+ pathway Relation:ncRNAppi .tw/Metadatabase genomics/targets/clusters:miRGen /miRGen.htmlMeta DB+RNA+disease/pathway:mirwalk http://www.ma.uni-heidelberg.de/apps/zmf/mirwalk/miro http://ferrolab.dmi.unict.it/miro/FAME http://acgt.cs.tau.ac.il/fame/mimiRNA .au/mep/formulaire.html PhenomiR http://mips.helmholtz-muenchen.de/phenomir/HMDD http://202.38.126.151/hmdd/login/?next=/hmdd/mirna/md/ miR2Disease /D.mel. specific target prediction:D. mel. Targets http://www.russell.embl.de/miRNAs/Virus specific miRNA targets:Vita .tw/Plant specific miRNA tools:Micro harvester rmatik.uni-tuebingen.de/ pssRNATarget /miRU2/pssRNAMiner /pssRNAMiner/PMRD /PMRD/miplant http://miplant.binf.ku.dk/miRNA designer /cgi-bin/webapp.cgi。