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。
microRNA实验方法
microRNA实验方法作者:Mary Johnson如果您想将您的microRNA实验方法,或想更新这里microRNA实验方法信息. 请与我们联系。
概观miRNAMicroRNAs(miRNAs)是一类非编码的小RNA分子，通过与靶RNA的3´UTR互补或部分互补结合，使其降解或介导其翻译抑制，参与细胞增殖、凋亡、分化、代谢、发育、肿瘤转移等多种生物学过程.miRNAs 基因通常位于基因间或编码蛋白基因的内含子中，在核内由RNA聚合酶II或III转录产生具有特征性茎环结构的pri-miRNA,然后在Drosha-DGCR8复合体的作用下，剪接成70nt的pre-miRNA,它由exportin5由核内运到胞浆。
在胞浆内，pre-miRNA在Dicer酶作用下剪切成22bp的成熟双链miRNA,其中的一条链与RISC结合而参与基因转录后水平的调控。
根据miRBase数据库，目前所发现的miRNAs已超过700个，随着高通量测序的应用，将会有更多的新的miRNAs被发现。
可能近90%的人类基因受到miRNAs调控，然而，当过表达或抑制某一个miRNA时，在发生调变的众多基因当中寻找并鉴定其中起关键作用的靶基因仍然具有相当大的挑战。
目前鉴定miRNA 靶基因的常用策略是利用生物信息学软件预测，结合基因芯片分析以及生物学实验方法来研究miRNA的功能及寻找其中起重要作用的靶基因。
此外，利用蛋白质质谱来寻找miRNA靶基因也成为一种新的途径。
microRNA的筛选在上千个miRNA中，哪些miRNA在特定的生物学功能起着关键的作用呢？这是研究miRNA功能所面临的首要问题。
miRNA基因技术可以快速有效的提供miRNA表达图谱。
通过比较正常样本与疾病样本中miRNA表达图谱的差异，寻找在生物学功能上起作用的miRNA。
该技术为临床肿瘤诊断提供了新的思路，也为miRNA作为肿瘤的标志物提供了依据。
mRNA预测
Co-variation
Quantitative Measure of Co-variation
Mutual Information Content:
∑ ( ) ( ) H (i, j) =
fi, j
( ) ( ) N1,N2∈{A,C,G,U }
N1, N2
log2
fi, j N1, N2 fi N1 f j N2
y Consequence: the total free energy of an RNA is the sum of all of the base pair free energies
Nearest Neighbor Model:
A nearest neighbor model is used to predict the Gibbs free energy change of RNA secondary structure formation.
The free energy of each motif depends on only the sequence of that motif and the most adjacent base pairs.
The total free energy is the sum of the increments.
microRNA的功能
MicroRNAs are involved in regulating cancer related signal pathway