MIT Molecular Biology 笔记7 调控RNA

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教材 Molecular biology of the gene 7th edition  J.D. Watson et. al

调控RNA

一、细菌中RNA介导的调控

sRNA对翻译的激活与抑制

色氨酸trp操纵子

• 色氨酸浓度高时：
• 先导核糖体顺利通过先导RNA的两个Trp密码子
• 占据位置2
• 位置3、4形成发夹
• 形成衰减子（4后面有polyU终止信号）
• 色氨酸浓度低时：
  • 先导核糖体被两个Trp密码子阻滞
  • 位置2、3形成发夹
  • 转录正常进行

1、基因转录物中的核糖开关--通过改变二级结构调控基因表达

　　核糖开关

• 适配体aptamer
• 表达平台expression platform

例：通过SAM来调控转录终止或翻译起始

2、RNA是原核生物和古细菌中的防御物质

　　CRISPR

• 细菌被噬菌体感染后，被转入cas基因
• 病毒再次侵染时，转录出crRNA前体
• crRNA前体被切成小段，和相关蛋白组成级联复合物
• 催化入侵病毒特定DNA位点断裂

• 下图显示了
• Cas3辅助级联复合物靶向双链DNA
• Cmr复合物靶向单链RNA

二、真核生物中RNA介导的调控

• 高等真核生物的基因30%~70%受到RNA的调控
• 大概过程
  • 长的转录产物，形成双链RNA
  • 扩增，酶切
  • 形成ssRNA：先导RNA，与slicing酶组合成RISC
  • 抑制翻译、切割mRNA、修饰核小体

1、小RNA来源广泛，通过三条途径指导基因沉默

• siRNA
• microRNA
• 与piwi蛋白作用的调控小RNA

• 触发靶基因编码的mRNA降解
• 抑制mRNA的翻译
• 对靶基因所在染色体修饰而沉默转录

• 双链小RNA前体被分成前导RNA和搭载RNA
• 前导RNA与切片（slicing）酶组合成RISC复合体

• RNAi极其高效
• siRNA在RdRP酶催化下可扩增
• 

2、miRNA分子的合成

• miRNA的特征性结构
  • 
• 活性miRNA由两部切割完成
  • Drosha切割形成Pre-miRNA
  • Dicer切割形成miRNA

3、小RNA的沉默基因表达

• 前导miRNA链整合进RISC复合体，形成沉默基因表达成熟复合体

• RISC剪切mRNA 或 阻碍翻译
• RISC指导染色质修饰 使转录沉默

4、RNAi 是一种抵御病毒和转座子的防护机制

• 细菌的CRISPR是每当有噬菌体入侵时，主动摄取外源DNA，整合成CRISPR阵列，形成小RNA抵御入侵
• 真核细胞对外源DNA是被动获取，通过转座的方式汇集到某一区域

5、RNAi 已成为基因表达操作的有力工具

• 长链非编码RNA（lnc RNA）在基因调控中对基因调控有诸多作用
• 以X染色体失活为例
  • 二倍体雌性哺乳动物要随机选择一条X染色体失活
  • X染色体中的Xic编码Xist RNA
  • Xist RNA募集修饰和浓缩染色质的因子（PRC2等）
  • Xist 和 Tsix相互平衡确定染色体的是否失活