表观遗传学-siRNA与miRNA介导的调控

一、Traditional RNAs

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二、非编码RNA（调控作用）

1、Interference RNA (RNAi)
2、Short interfering RNA (siRNA)
3、MicroRNA (miRNA)

三、RNA干扰及其机制

1、RNA干扰：生物体内通过双链RNA分子在mRNA水平上诱导具有特异性序列的基因沉默的过程
2、转录后沉默：Post-transcriptional gene silencing, PTGS
3、表观遗传学中的一种重要现象

四、miRNA介导的基因沉默①

A. Postinitiation mechanisms. miRNA通过阻碍翻译的延伸，或者促使核糖体与mRNA分离来抑制mRNA的翻译
B. Cotranslational protein degradation. 在多肽链翻译后的同时使其降解

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C. Argonaute与eIF4E竞争结合cap
D. Argonaute招募eIF6，从而阻止大的核糖体亚基与小亚基的结合

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E. Argonaute通过脱腺苷化(deadenylation) 阻止loopmRNA的形成
F. MicroRNA-mediated mRNA decay. miRNA触发脱腺苷化并使得底物mRNA decapping

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五、RNA干扰的分子机器

1. Dicer: RNase III类似的，包含多个功能结构域的核糖核酸酶，将dsRNA切割成小的shortinterfering RNAs (siRNAs) or microRNAs(miRNA)，并将这些产物加载到RISC上

   
   
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2. RISC (RNA induced silencing complexes)(RNA诱导的沉默复合体): 包含多个蛋白质的复合物，将与之连接的siRNA或miRNA定位到其靶点并抑制靶基因的表达

   
   
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六、Argonaute ((AAGO))：RIISSC的核心成员

1. Argonaute (AGO): 大的蛋白质家族，为RISCs的核心成员
2. AGO蛋白质一般包含PAZ和PIWI两种功能结构域
3. PAZ与双链siRNA 3’-端露出的两个核苷酸结合
4. PIWI负责将双链siRNA切成单链
5. PAZ和PIWI对于SiRNA与底物mRNA之间的相互作用是必须的，并负责底物的断裂或转录抑制
6. 不同的AGO具有不同功能，例如人类AGO2负责的RISCs能够割裂底物mRNA，而AGO1和AGO3则不能

七、MicroRNA的加工

1. MicroRNA (miRNA): 一种非编码小的RNA(~21–23 bp)，通过Dicer剪切其前RNA (~70-90 )所得
2. miRNA以RNA-蛋白质复合物的形式，在动物和植物的细胞中广泛的表达，也称为miRISCs
3. 在发育的过程中起着关键性的作用，能够促使与miRNA序列同源的靶基因的mRNA的降解或者翻译的抑

Structure of pri-miRNAs

(A) pri-miRNAs的结构
(B) 人类pri-miR-30a RNA的发夹环；Drosha切割位点(箭头)，Dicer切割位点(三角)

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miRNA的加工

1. Pri-miRNA被Drosha切割
2. pre-miRNA被Dicer切割

3. Exportin 5 (Exp5) 将miRNA装运到胞质中

   
   
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miRNAs vs. siRNA：不同

1. miRNAs: 通常21-25bp的非编码RNA，从大的前体RNA中剪切所得，形成不完美匹配的茎环结构。成熟的miRNA一般从前体RNA的发夹环的一个柄上，由RNase III剪切所得；至少在动物中，绝大多数的miRNAs与底物的3’UTR区域结合，抑制其翻译
2. RNAi & siRNA: RNAi是一种进化保守、序列特异性的基因沉默的机理，通过dsRNA发挥作用。在多数系统中，包括线虫、植物和果蝇中，最初的dsRNA约500bp，经过处理后得到~21-25bp的小dsRNAs

miRNAs vs. siRNA：相似

1. miRNAs和siRNAs都需要Dicer以及RISCs的处理，从而引起转录后抑制

2. siRNAs和miRNAs的分子特性相似，功能也相似

   
   
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miRNA控制植物表型特征

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