snoRNA及其结构与功能研究新进展.pdf

多数具有 指 导 : N >F!< 7 N >F! C N >F 中 特 定 核 苷 修饰的功能 4 近几年来 ! 对 < 7 6 N >F 的研 究 取 得 了 许多重要的 新 进 展 ! 揭 示 出 该 类 小 分 子 N >F 在 结 构和功能上具有 高 度 多 样 性 4 本 文 对 这 些 进 展 进 行 了综述 4
Leabharlann Baidu
人 - 小鼠 - 果 蝇 - 拟 南 芥 - 水 稻 - 酵 母 - 锥 虫 - 眼 虫 - 贾第虫 - 以及古 细 菌 等 生 物 中 ! 分 离 鉴 定 了 几
’ ’ * $ & & $ ’ % 收稿 !! ’ ’ " $ ’ & $ & # 收修改稿 !!
批准号 #! 和国家重点基础研究发展计划 " 批准号 #! 资助项目 $ $ ’ ’ ) ’ # # % ’ ) ’ ’ # H 9 " ! ( * ’ ’ ! " 教育部博士点基金 " # $ , . / E ^ @ 6 , . 7!< 5 @ C 4 ? [ @4 5 7 !" "+
& &’
表 &$ 百种 < 4 不 同 生 物 中 !< 7 6 N >F 基 因 " 7 6 N >F 的数量与种类均有一 定差 别 4 目前 发 现 < 7 6 N >F 最 多的物种是人和其他哺乳动物 4
表 !! 在各种生物中鉴定的 0 @ A B 3 C 数目
. H M < 7 6 N >F 哺乳动物 拟南芥 水稻 果蝇 酵母 贾第虫 锥虫 眼虫 古细菌 ) # $& ’ % $& ! ’ $& ) $* ! $( * $& 3 $# ’ $3 ’ $# . J F H F < 7 6 N >F ’ # $& & $( ’ $( * $# ’ $( $( " $) $( $( ! 3 ( ( & ( ( ( ( ( & ’ ((3 & ’ & ’(& ( & ’ & #(& % & ’ & 3(! ! & ’ ! )(! * ’ & ! " ’ & ! %!! 3 ’ & ) ’!) & ’ & ) !!) ) < 5 N >F 参考文献
!! 0 @ A B 3 C 的数量
截至& !仅 < 7 6 N >F 的 前 期 研 究 中 " 3 3 # 年 底$ & !’ 发现 ( ’余 种!主 要 来 自 脊 椎 动 物 和 酵 母 4 近 & ’ 年 来! 由 于 计 算 机 N >F 组 学 " 5 6 , @ C C . 6 7 / R $ 和实验 N N > 6 , . 5 < >F 组 学 " ? Q ? : . , ? 7 C /N > 6 , $ R $ 技 术 取 得 重 要 突 破 !< . 5 < 7 6 N >F 的 鉴 定 已 由 原 来 发现一 个 鉴 定 一 个 * 的 模 式 改 为 大 规 模 和 高 通 量 )
&’ 的N >F 组 学 方 法 ) 4 迄 今 为 止 ! 科 学 家 已 相 继 在
0 @ A B 3 C 的种类及其结构特征 ’!
按其结构与功能特点 ! 绝 大 多 数 < 7 6 N >F 可 归 . . 为两 类 #; 6 QH M< 7 6 N >F 和 ; 6 QJ F H F< 7 6 N $ ! . 均具有保守的特征二级结构 类 >F 4; 6 QJ F H F 能形成 ) 发夹 铰链 发夹 尾部 *" $ $ $ ^ . : . 7 $ ^ . 7 ? $ ^ . : $ R 8
& ’ ) &! ) ) " $ !" $ $ ? 0 4 目前 ! 仅在低等生物中发现结构特
异的 J . . F H F< 7 6 N >F! 说 明 J F H F< 7 6 N >F 在 进化初期 可 能 出 现 过 多 种 结 构 形 式 ! 单 环 最 古 老 ! 两环或三环组合也 曾 出 现 % 而 在 高 等 生 物 中 仅 保 留 了双环结构形式 4
" 卷 ! 第 " 期 !# $ $ "年"月 !第!
% # 3
$ . 状二级结 构 " 图 &" $ $ . 7 $ C . / 4; 6 QH M< 7 6 N >F! R 其分子两端 的 ; 6 QH!; 6 QM 以 及 末 端 配 对 序 列 能 形成 保 守 的 ) 茎 内环 茎*" < C ? , $ . 7 C ? : 7 // 6 6 $ $ $ R & ’ ) ( " 状 二 级 结 构! 称 为 ) 图& < C ? ,$ b $ C @ : 7* 结 构 " $ !" $ $ ; 5 4由于 b $ C @ : 7 中 部 环 的 不 对 称 性! 可 使 扭 结*" % N >F 双螺旋 在 此 突 然 扭 转 ! 形 成 ) Y . 7 Y$ 它是 < 古细菌 T 相互 " 7 6 N >F 与人 D 7 @ & ) " F ?蛋白 $ R 作用位点 4 目 前 ! 在 真 核 生 物 H . M< 7 6 N >F- 古 细 . . 菌H M< 7 6 N >F 和 J F H F< 7 6 N >F! 以及: N >F! K (< 7 N >F 中都 发 现 了 ) b $ C @ : 7* 结 构 ! 说 明 它 是 一种在 N >F 中保 守 存 在 的 与 蛋 白 质 相 互 作 用 的 二 级结构 4 ! ’ ’ ! 年 !M : E 5 2等 在 哺 乳 动 物 中 鉴 定 了 一 种新 的 < 7 6 N >F! 既 含 有 ; 6 Q H和; 6 Q M! 也 含 有
&# ’ ! 位于 J . 构信号 #H F 9; 6 Q) F H F 发夹结 构顶环 中" 图& $ $ " . 6 QJ F H F< 7 6 N >F 的 [ 4 此外 ! 发现 ;
结构在进化中存 在 变 异 4 锥 虫 - 眼 虫 和 古 细 菌 等 生 . 物中具有单发夹环 和 三 发 夹 环 的 J F H F 类< 7 6 N $ 图& >F! 同样指导 : N >F 前 体 的 假 尿 嘧 啶 化 修 饰 "
& (’
$ 中 ! 指导由 N 线小体 " 5 /; 6 [ >F 聚 合酶 I I转录 1 ] 的< 转 录 后 修 饰! 因 而 7 N >F" K &! K !! K (! K #$ 是细胞中一种 既 与 < 7 6 N >F 相 似 ! 又 不 同 于 < 7 6 N $ >F 的 新 类 群 ! 命 名 为 < 5 N >F " < , / /5 /; 6 [ 1 ] " $ " 图 $ $ 含 有 定 位 螺 线 小 体 的 结 & [ 4< N >F 5 N >F
% # %
" 卷 ! 第 " 期 !# $ $ "年"月 ! 第!
0 @ A B 3 C 及其结构与功能研究新进展 "
卓 ! 敏&"" ! 屈良鹄!
&4华南理工大学生物科学与工程学院 !广州 # & ’ * ( ’% !4中山大学生物工程研究中心 ! 广州 # & ’ ! " #
摘要 !! 是细胞核内一类高丰度的小分子非编码 N < 7 6 N >F% < , / /7 @ 5 / ? 6 / :N >F& >F4 近 & ’年 来 ! 采用 N >F 组学方法 ! 已从多种模 式 生 物 中 鉴 定 出 大 量 新 的 < 7 6 N >F4 研 究 结 果 表 明 "< 7 6 N $ >F 参与 : N >F 前体加工与折叠 ! 并具有指 导 : N >F! C N >F 和 < 7 N >F 转 录 后 核 苷 修 饰 功 能 4 近 年来发现一类新的孤儿 < ! 如哺乳动物 大脑组 织特 异性表 达的 J 7 6 N >F % 6 : ^ 7< 7 6 N >F& 9 I I $ # !! R 参与 ,N >F 前体可变剪接的调控 ! 并与一种遗传疾病 L : [ ? : $ B . / / . < 7 [ : 6 , ?的发生密切相关 4 由 ] 此可见 !< 7 6 N >F 是一类兼有组 成 型 和 调 控 型 特 点 的 小 分 子 非 编 码 N >F! 是 ’ N >F 调 控 ( 网 络 的重要组成部分 4 关键词 !!0 @ A B 3 C!A D F . @ 0 @ A B 3 C! 可变剪接 ! E ’ 年! 在 各 种 模 式 生 物 中 发 现 鉴 定 了 大 量 !! 近 ! 非编码 N >F! 它 们 从 多 方 面 介 导 真 核 基 因 表 达 调 控 ! 形成 了 细 胞 中 庞 大 复 杂 的 N >F 调 控 网 络 4 < 7 6 N >F 是细胞核内一类高丰度的非编码 N >F! 大
(! 0 @ A B 3 C 的新功能
大多数 ; . . 6 QH M和; 6 QJ F H F< 7 6 N >F! 分 别具有指导: N >F!< 7 N >F 或C N >F 前体中特定核
苷! 核糖甲基化修 饰 与 假 尿 嘧 啶 化 修 饰 的 功 能 % e $ a $ 少部 分 < 7 6 N >F 参 与 : N >F 前 体 的 加 工 剪 切 ! 与 : N >F 的正确 折 叠 和 组 装 相 关 4 近 年 来 ! 在 哺 乳 动 物和植物中鉴定了一 批 < 7 6 N >F 新 类群 ! 称 为 孤 儿
% * ’
" 卷 ! 第 " 期 !# $ $ "年"月 !第!
< 7 6 N >F! 不具 备 指 导 : N >F 或 < 7 N >F 修 饰 的 反 & ’’ #! 义序列 ! 它 们 的 功 能 和 作 用 靶 标 还 有 待 阐 明 & 4 例如 ! 在小鼠中鉴定的 " 种 6 : ^ 7< 7 6 N >F! 均 具 R 有大脑组织表达特异性 4 它们是 A9 I $ ) *!A9 I I $ & )! ! ! ! 和 A9 I I $ ( % A9 I I $ ( 3 A9 I I $ # ! A9 I I $ " % A9 I I $ % # " . I代 表 ; A9 代 表 , 6 @ < ?; : . 7! 6 QJ F H F 类! I I & ’ # 代表 ; 类 等 对 小 鼠 实 施 惊 吓 训 . $ 6 QH M 4N 6 ? / 8 1 练后 ! 研究这些 6 : ^ 7< 7 6 N >F 的表达变化 ! 发现 R 在 巩 固 记 忆 早 期 阶 段 ! A9 I I $ ( % 表 达 下 降! 而 A9 I I $ # ! 表达上调 ! 说 明 这 两 种 < 7 6 N >F 可 能 与 高 & ) *’ 等生物脑功能相关 4 < 7 6 N >F 基 因 组 织 分 析 表 明 ! 人 的 J9 I I $ & )! J9 I I $ % # 和 J9 I I $ # !都位于第& #号染色体& &(& ) 区域 4 该区域为 印 记 基 因 集 聚 区 ! 与 LBD" L : [ ? : $ $ " $ 和F 两种 D F 7 ? / , 7D 7 [ : 6 , ? < B . / / . D 7 [ : 6 , ? < 8 ] ] 神经疾病密切相关 4 这三种 < 7 6 N >F 均 为 母 系 印 记 基因 ! 即在正常组 织 中 ! 父 源 等 位 基 因 表 达 ! 母 源 等位基因表达受抑制 4 若 & # & & $ & ) 区域父源 等 位 基 2 因表达丢失 ! 会引 起 LBD 疾 病 4LBD 是 一 种 遗 传 性神经疾 病 ! 临 床 症 状 主 要 为 出 生 后 肌 张 力 低 下 ! 喂 养 困 难% 幼 儿 时 期 发 展 为 肥 胖! 智 力 迟 钝 等4 LBD 病鼠研究显示 ! 新 生 LBD 病 鼠 可 能 会 因 喂 养 困难而丧命 ! 而 A9 I I $ % #< 7 6 N >F 基因 缺 失 很可 能
. M ; 6 Q J 和; 6 Q F H F4 进 一 步 研 究 表 明 ! 这 类 由 H . 和J F H F 杂合的 N >F 分 子 ! 定 位 于 细 胞 核 的 螺
% "&" ) )&) #’ 图 !! 0 @ A B 3 C 结构示意图 ( )
" $ . $ . $b $ ; 5 [ ; 6 QJ F H F< 7 6 N >F 的典型结构 %" ; 6 QH M< 7 6 N >F 的典型结构 %" $ C @ : 7 结构模型 %" < 5 N >F 结构模型 % " $单环 ; . $三环 ; . ? 0 6 QJ F H F< 7 6 N >F 的结构模型 %" 6 QJ F H F< 7 6 N >F 的结构模型