结构生物化学/核酸/RNA/小RNA
小RNA 是 RNA 的一种分类，包括小干扰 RNA (siRNA)、微小 RNA (miRNA) 和 Piwi 相互作用 RNA (piRNA)。这些小 RNA 在生物学和疾病过程中起着重要的作用。
小干扰 RNA (siRNA) 是一类 RNA 分子，长度约为 20-25 个核苷酸。它们主要参与 RNA 干扰 (RNAi) 途径，以干扰特定基因的表达。
siRNA 是一种双链 RNA，它被发现可以靶向 mRNA 裂解位点，并且被设计为通过将 siRNA 转染到哺乳动物细胞中来靶向转录本沉默。这使得能够开发基于 RNAi 的应用，例如一类新的治疗剂。
微小 RNA (miRNA) 是一类在真核细胞中发现的 RNA 分子。它们通常长度为 20-25 个核苷酸，也参与翻译抑制和基因沉默。它们与 siRNA 类似，被发现可以负向调节靶标转录本的表达。
这两种类型的 RNA 被确立为控制靶标转录本沉默的导向物。这也引发了关于这些小 RNA 如何产生的问题，并且发现果蝇 S2 细胞中的免疫沉淀物在体外将 dsRNA (双链 RNA) 加工成 siRNA。发现 miRNA 来自保守的茎环前体。这表明 miRNA 生物合成可能需要一个切割步骤。茎环形成几百个核苷酸长的 miRNA 前体的一部分，然后被转录成 miRNA。在果蝇蛹中发现了这种前体的存在。
在分析果蝇中的小 RNA 途径时，发现分离的dicer-1 和dicer-2 突变体分别负责 miRNA 和 siRNA 的生物合成。Dicer-1 在不依赖 ATP 的情况下处理 pre-miRNA，而 Dicer-2 在依赖 ATP 的情况下处理 dsRNA。然而，在哺乳动物细胞中，只有一个 Dicer 生成 miRNA 和 siRNA。
siRNA 通过编程 RNAi 效应子 (如 RISC) 来靶向 mRNA 来影响沉默。RISC 是一种依赖镁的核酸内切酶，受 miRNA 和 siRNA 影响，以靶向 mRNA 裂解活性。
miRNA 具有争议的效应机制。这种差异是由于缺乏与 siRNA 相比的明确定义的生物化学读数来衡量 miRNA 诱导的 RISC 活性。
RISC：小 RNA 的效应复合物
众所周知，小 RNA 有助于基因表达的调控。然而，小 RNA 不能单独发挥作用来催化反应。相反，它们聚集在一起并形成 RNA 诱导的沉默复合物 (RISC)，以帮助沉默基因和定位 RISC 靶标。从这个意义上讲，RISC 的组装对于小 RNA 完成其工作至关重要。 [1]
Argonaute：RISC 的核心成分
Argonaute (Ago) 蛋白家族是 RISC 的主要成分，对于 RISC 的靶标识别和沉默功能至关重要。Ago 家族可以分为 Ago 亚家族和 Piwi 亚家族。这些 Ago 蛋白，每个都有自己的特征，负责与其配对的小 RNA 的功能。SiRNA 和 micro RNA 结合到 Ago 蛋白，而 piRNA 结合到 Piwi 蛋白。在哺乳动物中，来自 Ago 亚家族的四种蛋白 (AGO1、AGO2、AGO3、AGO4) 阻碍其靶标 mRNA 中的翻译，其中 AGO2 在其亚家族中具有独特的诱导 RNA 干扰的能力。在果蝇中，AGO2 也在 siRNA 中触发 RNA 干扰，而 AGO1 侧重于 miRNA。与哺乳动物的情况不同，果蝇中 AGO1 和 AGO2 都可以靶向裂解并导致 RNA 干扰。 [1]
RISC 组装中的两个步骤：RISC 加载和解旋
RISC 组装涉及两个步骤。第一步称为 RISC 加载，即小 RNA 双链体被整合到 Ago 蛋白中。在此步骤之前，双链 siRNA 和 miRNA 通过 RNase III 酶 (Drosha 和 Dicer) 被转化为小 RNA 双链体：siRNA 双链体和 miRNA-miRNA* 双链体。在第二步中，双链小 RNA 双链体在 Ago 蛋白内部被分离成两条链。在这两条链中，具有较不稳定 5’ 端的链被保留，用作“引导链”。另一条链，称为“乘客链”，被丢弃以产生功能性 RISC。这种选择其中一条链优先于另一条链的选择被称为“不对称规则”。 [1]
人类基因组计划观察到与基因组大小相比，蛋白编码基因的数量相对较少。据信，只有 5% 的基因组编码蛋白质。miRNA、siRNA 和 piRNA 是非编码基因组的一部分。
据信 miRNA 存在于数百种物种中，并通过 miRNA 突变体分离的正向遗传学、基于茎环的生物信息学预测以及小 RNA 的直接克隆来识别。pre-miRNA 如何转化尚不清楚，并且有研究表明 pri-miRNA 和 pre-miRNA 分别存在于细胞核和细胞质中。dsRNA 是 pri-miRNA 的一个特征，它有助于加工成 pre-miRNA。Dicer 和 Drosha 是小 RNA 成熟所需因素的一部分。据信它们与 dsRNA 结合蛋白协同作用，有助于 miRNA 的产生。
Endo-siRNA 在调节不同物种的基因组功能中起着重要作用。它们切割靶标 mRNA，以便 RNA 依赖性 RNA 聚合酶利用切割的 mRNA 作为模板来引发二级 siRNA 的合成。然后将这些加载到非切割 agos 上，以促进靶标沉默。这对应于 RNAi 在 mRNA 中的扩散，并与蠕虫的沉默相关联。
piRNA 是一种小 RNA，它也有助于干扰，但侧重于重复。哺乳动物中的 piRNA 在基因组中被唯一地映射，并且聚集到大约 10 到 83 kb 的少量区域中。piRNA 扩增的发现导致了乒乓模型，其中它在 Ago3 和 Aubergine 之间切换以在每一轮连续轮中创建新的 piRN。不同的 Piwi 蛋白协同和独立地执行 piRNA 功能。piRNA 在生殖系发育和维持基因组完整性中起着重要作用。它们也参与沉默，但这仍然是未知的。然而，研究表明它们调节 DNA 甲基化。
- ↑ a b c 川amata, Tomoko 和 Tomari, Yukihide。“制作 RISC”，'[趋势生化科学]'，2010 年 7 月：368-375。2012 年 11 月 21 日检索。
- ↑ 刘庆华；Paroo，Zain；小 RNA 途径的生化原理 Annu. Rev. Biochem. 79 (2010)：295-319。
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