RNA的種類與功能介紹

RNA的分類

1. 信使RNA(mRNA)

信使RNA是RNA的一種，主要功能是將DNA上的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成機(jī)器——核糖體上，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的。信使RNA的結(jié)構(gòu)簡單，一般由一條單鏈RNA組成。mRNA的長度差異較大，哺乳動(dòng)物的mRNA長度一般在5×102～1×105個(gè)核苷酸，這種長度的差異使得mRNA能夠攜帶更多的遺傳信息。在細(xì)胞中，mRNA的含量占到了總RNA的1%～5%，雖然mRNA的含量相對(duì)較少，但種類繁多，因?yàn)槿梭w中約有2萬多個(gè)基因，每個(gè)基因都會(huì)產(chǎn)生一種mRNA。正是這些含量低的mRNA，承擔(dān)著遺傳信息的傳遞，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而發(fā)揮著巨大的生物學(xué)功能。mRNA的壽命相對(duì)較短，它們?cè)谕瓿蛇z傳信息的傳遞任務(wù)后，就會(huì)被降解。這種短暫的壽命保證了生物體在生長發(fā)育過程中，能夠根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整蛋白質(zhì)的合成，從而適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。細(xì)菌mRNA的平均半衰期約為1.5分鐘，而脊椎動(dòng)物mRNA的半衰期則差異較大，平均約為3小時(shí)。一個(gè)完整的mRNA包括5'端帽、5'非翻譯區(qū)、編碼區(qū)、3'非翻譯區(qū)和poly(A)尾鏈。

2. 非編碼RNA(non-coding RNA)

人類基因組DNA核苷酸序列中約93%能被轉(zhuǎn)錄為RNA,其中僅2%的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物被翻譯為蛋白質(zhì), 余下98%屬于非編碼RNA(ncRNA)。ncRNA在人類基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化、增殖中起著相當(dāng)重要的作用。非編碼RNA是指不直接參與蛋白質(zhì)合成的RNA，它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)具有調(diào)控基因表達(dá)、穩(wěn)定基因組、調(diào)控細(xì)胞周期功能。非編碼RNA可分為非編碼大RNA和非編碼小RNA。

(1) 非編碼大RNA

非編碼大RNA包括核糖體RNA(rRNA)和長鏈非編碼RNA(lncRNA)。rRNA即核糖體RNA，rRNA是細(xì)胞內(nèi)最多的RNA，約占總RNA的80%，與蛋白結(jié)合組成核糖體，是蛋白質(zhì)合成的場所。根據(jù)沉降系數(shù)(指在離心力作用下，溶液中的大分子或顆粒趨向離心管底部的沉降速率的度量單位，以大寫英文字母S表示)的差異，原核生物的rRNA分為5SrRNA、16S rRNA和 23S rRNA三種不同類型。真核生物的rRNA,位于細(xì)胞質(zhì)中的分為4類，即5S rRNA、5.8S rRNA、18SrRNA和28SrRNA，而位于線粒體中的有12S和16S兩種。

lncRNA是一種長度在200～1000nt的RNA，具有高度的異質(zhì)性，主要參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯調(diào)控、介導(dǎo)染色體修飾等。

(2) 非編碼小RNA

非編碼小RNA包括轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)、小分子RNA(miRNA、siRNA、piRNA、scRNA、snRNA、snoRNA等))。tRNA是一種長度約為70～90nt的RNA，主要負(fù)責(zé)將氨基酸運(yùn)輸?shù)胶颂巧希庾xmRNA遺傳密碼，參與蛋白質(zhì)合成。tRNA約占細(xì)胞總RNA的10%～15%，絕大多數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)中，其特點(diǎn)如下：①是一類單鏈小分子RNA，長73～95nt，其中共有序列76nt，沉降系數(shù)為4S。②是含稀有堿基最多的RNA，含7～15個(gè)稀有堿基，約占全部堿基的15%～20%，位于非配對(duì)區(qū)。③5′末端堿基往往是鳥嘌呤。④3′端是CCA序列，其中的腺苷酸常稱為A76，其3′-羥基是氨基酸結(jié)合位點(diǎn)。小RNA是一類長度在20～300nt的RNA，包括miRNA、siRNA、piRNA、scRNA、snRNA、sRNA等。這些RNA在調(diào)控基因表達(dá)、調(diào)控細(xì)胞周期、維持基因組穩(wěn)定等方面具有重要作用。其中，miRNA是一種長度為22nt的RNA，通過與靶基因的mRNA結(jié)合，抑制靶基因的表達(dá);siRNA是一種長度為21nt的RNA，通過引導(dǎo)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RISC)降解靶基因的mRNA，實(shí)現(xiàn)基因沉默;piRNA是一種長度為24～31nt的RNA，主要參與哺乳動(dòng)物的細(xì)胞發(fā)育和基因組穩(wěn)定。

RNA的功能

RNA在細(xì)胞中扮演著多種重要的功能。它既是基因表達(dá)的中介物質(zhì),又是基因表達(dá)的調(diào)控器，此外，RNA還參與了細(xì)胞內(nèi)的許多生物化學(xué)反應(yīng)，從而維持了細(xì)胞的正常功能和穩(wěn)態(tài)平衡，根據(jù)目前研究情況，不同類型的RNA的功能可參照下表：