生物学-调控RNA

这是一篇关于生物学-调控RNA思维导图，包含RNA干扰、指导细胞在发育过程中表达不同的基因组合的不同策略等。

调控RNA

• RNA干扰
  • RNAi：双链RNA抑制其同源序列基因的表达
  • RNAi机制
    • 双联RNA（dsRNA）是RNAi的触发物，引发与之互补的单链RNA的降解，经过Dicer的加工，较长的dsRNA被降解成siRNA（小干扰RNA），并有效定位目标mRNA
    • 由siRNA的反义链指导合成一种称为RISC的核蛋白，再由RISC介导切割目的mRNA分子中与siRNA反义链互补的区域，从而实现干扰靶基因表达的功能
    • siRNA可以作为特殊引物，在RDRP作用下，以目的mRNA为模板合成dsRNA，dsRNA又可以被降解为新的siRNA，重新进入循环。
  • RNAi机制核心成分
    • Dicer：一种类似RNaseⅢ的核糖核酸酶，它首先将进入细胞内的dsRNA降解为小的片段，称为小干扰RNA或微小RNA（miRNA）。Dicer还可以协助这些小的RNA分子与RISC的结合
    • RISC（RNA诱导的沉默复合体）：一种大的多亚基蛋白复合物，引导与其结合的siRNA或miRNA跟靶标结合并抑制基因表达
  • 小RNA抑制同源靶基因表达机制（RNAi沉默机制）
    • 触发靶基因编码的mRNA降解
    • 抑制靶标mRNA的翻译
    • 引起靶标启动子的转录沉默（对靶基因所在的染色质进行修饰而沉默其转录）
  • miRNA的合成
    • RNA聚合酶Ⅱ产生较长的初级转录产物pri=miRNA
    • 第一步切割由Drosha酶完成的，在细胞核里切割，切割产物为pre-miRNA，3'端突出两个氨基酸方便下一步切割前的识别
    • 第二步切割由Dicer酶完成，在细胞质里切割，产物为双链miRNA，双链解链形成成熟的单链miRNA
  • siRNA的合成
    • ①经Dicer切割形成双链小片段：Dicer的两个RNaseⅢ结构域形成分子内二聚体，各催化剪切一条链，产生双链断裂。
    • ②组装复合物：siRNA的装载需要双联RNA结合蛋白R2D2的帮助，R2D2包含一前一后的两个双链RNA结合结构域。Dicer/RAD2/siRNA三者形成RISC装载复合物
    • ③形成有活性的沉默复合物：R2D2蛋白招募Argonaute蛋白，A蛋白与Dicer发生相互作用产生交换，随后与R2D2交换，将整个双联小RNA转载到A蛋白中，经降解形成有功能的沉默复合物。
  • siRNA应用
    • 在哺乳动物中的应用：将外源siRNA转染到细胞内（瞬时表达）
    • 在培养细胞或动物模型中表达siRNA
    • 研究应用：反向遗传学的新策略及基因敲除的新方法
    • 在治疗上的应用：发明新药和进行基因治疗的新策略
  • siRNA的生物学意义
    • 在转录水平，转录后水平参与基因表达调控
    • 维持基因组稳定
    • 保护基因组免受外源核算入侵
• 指导细胞在发育过程中表达不同的基因组合的不同策略
  • mRNA定位
    • 通过mRNA与细胞天然骨架的极性在卵和胚胎中的定位
    • 例子：定位的Ash1阻遏蛋白通过沉默H0基因控制酵母交配类型，定位的mRNA启动海鞘胚胎肌肉的分化
  • 细胞-细胞接触
    • 细胞-细胞接触和分泌信号分子都会激发相邻细胞基因的表达
    • 例子：细胞-细胞接触激活芽孢形成菌-枯草芽孢杆菌差异性表达；昆虫中枢神经的Notch信号传导控制皮肤神经调节的转换
  • 分泌信号分子扩散传导
    • 分泌信号分子梯度可以引导细胞遵循位置特异性的发育途径（细胞在胚胎中的位置）
    • 例子：Sonic hedgehog成形素浓度梯度控制脊椎动物不同神经元形成