miRNA和siRNA的基本介紹及區(qū)別
1998年，Andrew Fire和Craig Mello提出了一項(xiàng)新技術(shù)：通過(guò)dsRNA誘導(dǎo)特異基因的沉默，即所謂RNAi。2000年，Amy Pasquinelli等將lin-4和let-7作小時(shí)序RNAs(stRNAs，mall temporal RNAs)。
RNA干涉（RNAi）在實(shí)驗(yàn)室中是一種強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)工具，利用具有同源性的雙鏈RNA（dsRNA）誘導(dǎo)序列特異的目標(biāo)基因的沉寂，迅速阻斷基因活性。SiRNA在RNA沉寂通道中起中心作用，是對(duì)特定信使RNA（mRNA）進(jìn)行降解的指導(dǎo)要素。siRNA是RNAi途徑中的中間產(chǎn)物，是RNAi發(fā)揮效應(yīng)所必需的因子。SiRNA的形成主要由Dicer和Rde-1調(diào)控完成。
由于RNA 病毒入侵、轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄、基因組中反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄等原因,細(xì)胞中出現(xiàn)了dsRNA，Rde-1(RNAi缺陷基因-1)編碼的蛋白質(zhì)識(shí)別外源dsRNA，當(dāng)dsRNA達(dá)到一定量的時(shí)候，Rde-1引導(dǎo)dsRNA與Rde-1編碼的Dicer（Dicer是一種RNaseIII 活性核酸內(nèi)切酶，具有四個(gè)結(jié)構(gòu)域：Argonaute家族的PAZ結(jié)構(gòu)域，III型RNA酶活性區(qū)域，dsRNA結(jié)合區(qū)域以及DEAH/DEXHRNA解旋酶活性區(qū)）結(jié)合，形成酶-dsRNA復(fù)合體。在Dicer酶的作用下，細(xì)胞中的單鏈靶mRNA（與dsRNA具有同源序列）與dsRNA的正義鏈互換，原來(lái)dsRNA中的正義鏈被mRNA代替而從酶-dsRNA復(fù)合物中釋放出來(lái)，然后，在ATP的參與下，細(xì)胞中存在的一種RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體RNA-induced silencing complex （RISC，由核酸內(nèi)切酶、核酸外切酶、解旋酶等構(gòu)成，作用是對(duì)靶mRNA進(jìn)行識(shí)別和切割）利用結(jié)合在其上的核酸內(nèi)切酶的活性來(lái)切割dsRNA上處于原來(lái)正義鏈位置的靶mRNA分子中與dsRNA反義鏈互補(bǔ)的區(qū)域，形成21-23nt的dsRNA小片段，這些小片段即為siRNA。
RNAi干涉的關(guān)鍵步驟是組裝RISC和合成介導(dǎo)特異性反應(yīng)的siRNA蛋白。SiRNA并入RISC中，然后與靶標(biāo)基因編碼區(qū)或UTR區(qū)完全配對(duì)，降解靶標(biāo)基因，因此說(shuō)siRNA只降解與其序列互補(bǔ)配對(duì)的mRNA。其調(diào)控的機(jī)制是通過(guò)互補(bǔ)配對(duì)而沉默相應(yīng)靶位基因的表達(dá)，所以是一種典型的負(fù)調(diào)控機(jī)制。siRNA識(shí)別靶序列是有高度特異性的，因?yàn)榻到馐紫仍谙鄬?duì)于siRNA來(lái)說(shuō)的中央位置發(fā)生，所以這些中央的堿基位點(diǎn)就顯得極為重要，一旦發(fā)生錯(cuò)配就會(huì)嚴(yán)重抑制RNAi的效應(yīng)，相對(duì)而言，3′末端的核苷酸序列并不要求與靶mRNA完全匹配。
MicroRNA（miRNA,微RNA）即為長(zhǎng)度為22nt左右的5′端帶磷酸基團(tuán)、3′端帶羥基的非蛋白編碼的調(diào)控小RNA家族。miRNA廣泛存在于真核 生物 中，不具有開(kāi)放閱讀框架，不編碼蛋白質(zhì)，一般長(zhǎng)20-24nt，miRNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)，在RNaseⅢ酶切后以雙鏈形式存在，最后釋放互補(bǔ)鏈，miRNA成熟。成熟的miRNA 5′端的磷酸基團(tuán)和3′端羥基則是它與相同長(zhǎng)度的功能RNA降解片段的區(qū)分標(biāo)志。
miRNA的又一特點(diǎn)——基因表達(dá)時(shí)序性。MiRNA表達(dá)的時(shí)序性和組織特異性提示人們miRNA的分布可能決定組織和細(xì)胞的功能特異性，也可能參與了復(fù)雜的基因調(diào)控，對(duì)組織的發(fā)育起重要作用。miRNA可能的形成及作用機(jī)制為：先由長(zhǎng)的內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄本（pri-miRNA）生成70nt左右的miRNA前體（pre-miRNA），然后在Dicer酶的作用下使其加工成為一個(gè)不穩(wěn)定的dsRNA分子，接著迅速被降解剪切為22nt左右的單鏈RNA（這種單鏈RNA及以后的miRNA只是Dicer作用下pre-miRNA被剪切的一個(gè)臂，可能是3′端的一個(gè)臂，也可能是5′端的一個(gè)臂，不同RNA可能是同一pre-miRNA的不同臂），之后被PPD(PAZ&Piwi domain)蛋白家族識(shí)別，形成RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體即miRNA核蛋白體（miRNP）,進(jìn)而形成成熟的miRNA。miRNA識(shí)別并與靶標(biāo)基因3′UTR區(qū)部分配對(duì)，從而抑制靶標(biāo)基因的翻譯。
miRNA基因是一類高度保守的基因家族，按其作用模式不同可分為三種：第一種以線蟲(chóng)lin-4為代表，作用時(shí)與靶標(biāo)基因不完全互補(bǔ)結(jié)合，進(jìn)而阻遏翻譯而不影響mRNA的穩(wěn)定性，這種miRNA是目前發(fā)現(xiàn)最多的種類。第二種以擬南芥miR-171為代表，作用時(shí)與靶標(biāo)基因完全互補(bǔ)結(jié)合，作用方式和功能與siRNA非常類似，最后切割靶mRNA,這說(shuō)明某些miRNA和siRNA一樣參與了機(jī)體內(nèi)一些特異性mRNA的剪切過(guò)程。第三種以let-7為代表，它具有以上兩種作用模式。
miRNA對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行更為重要的調(diào)控作用。同時(shí)，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)人類基因組中大約有255個(gè)編碼miRNA基因，約占人類基因數(shù)的1%，但尚不清楚其功能。最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)小RNA 與‘epigenetic’現(xiàn)象有聯(lián)系。所謂epigenetic 是指并不涉及遺傳序列的特征性的遺傳改變。有人已試圖將小RNA 用于抗病毒治療之用,認(rèn)為它們有可能抑制HIV21 和灰質(zhì)類病毒丙型肝炎病毒的轉(zhuǎn)錄,以及也可能用于腫瘤的治療。
miRNA與siRNA之間有許多相同之處：1.二者的長(zhǎng)度都約在22nt左右。2.二者都依賴Dicer酶的加工，是Dicer的產(chǎn)物，所以具有Dicer產(chǎn)物的特點(diǎn)。3.二者生成都需要Argonaute家族蛋白存在。4.二者都是RISC組分，所以其功能界限變得不清晰，如二者在介導(dǎo)沉默機(jī)制上有重疊。5.miRNA和siRNA合成都是由雙鏈的RNA或RNA前體形成的。
miRNA與siRNA的不同點(diǎn)：1.根本區(qū)別是miRNA是內(nèi)源的，是 生物 體的固有因素；而siRNA是人工體外合成的，通過(guò)轉(zhuǎn)染進(jìn)入人體內(nèi)，是RNA干涉的中間產(chǎn)物。2.結(jié)構(gòu)上，miRNA是單鏈RNA，而siRNA是雙鏈RNA。3.Dicer酶對(duì)二者的加工過(guò)程不同，miRNA是不對(duì)稱加工，miRNA僅是剪切pre-miRNA的一個(gè)側(cè)臂，其他部分降解；而siRNA對(duì)稱地來(lái)源于雙鏈RNA的前體的兩側(cè)臂。4.在作用位置上，miRNA主要作用于靶標(biāo)基因3′-UTR區(qū)，而siRNA可作用于mRNA的任何部位。
5.在作用方式上，miRNA可抑制靶標(biāo)基因的翻譯，也可以導(dǎo)致靶標(biāo)基因降解，即在轉(zhuǎn)錄水平后和翻譯水平起作用，而siRNA只能導(dǎo)致靶標(biāo)基因的降解，即為轉(zhuǎn)錄水平后調(diào)控。6.miRNA主要在發(fā)育過(guò)程中起作用，調(diào)節(jié)內(nèi)源基因表達(dá)，而siRNA不參與生物生長(zhǎng)，是RNAi的產(chǎn)物，原始作用是抑制轉(zhuǎn)座子活性和病毒感染。
