microRNA作用靶基因的预测

科技创新

2013年第23期

科技创新与应用

microRNA作用靶基因的预测

孙海婷

（哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150000）

摘

要：microRNA(miRNA)是一类约20-25个核苷酸长的非编码小分子RNA，广泛存在于动植物细胞中，通过与靶基因的3′UTR

区结合而裂解mRNA或抑制翻译的起始。大多数miRNA基因以单拷贝、多拷贝或基因簇的形式存在于基因组。它的发现主要

目前已证实miRNA在生物体生长、发育和疾病发生等过程中发挥着重要的作用。本文有cDNA克隆测序和计算发现两条途径，

miRNA的功能、作用机制,miRNA基因的鉴定和检测方法与结合研究进展对靶基因进行预测。主要介绍了miRNA的特征、

关键词：microRNA；靶基因预测；生物信息学；测序技术MicroRNA(miRNA)是一类内生的、长度约为20-25个核苷酸的单链非编码小RNA。目前的研究表明,微小RNA基因由RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ所转录成的初级转录物，在动物的身体内由剪切酶剪切成长度大概为70个片段长度的微小RNA前体，在一些转运蛋白的作用之下由细胞核内部转移到细胞质中，最后经过剪切酶的进一步切割而产生成熟的微小RNA;在植物体内则由剪切酶逐步剪切为成熟微小RNA,而后经转运蛋白运输至核外。成熟的miRNA与RNA诱导沉默复合物进行结合，通过和靶基因的信使RNA的一些特定的序列结合，诱导靶基因的信使RNA剪切或者抑制它的翻译。这就是微小RNA的检测步骤。对于细胞的分化、增殖、凋亡、致癌、抑癌、胰岛素等内分泌激素的分泌和胆固醇代谢等很多生物过程进行调节每个微小RNA可以有很多个靶基因，而且同一个基因可以由几个微小RNA共同调节。miRNA高度的保守性与微小RNA功能的重要性有密切的关系。miRNA与其靶基因的进化也有着密切的联系，本文研究微小RNA的进化历程有助于研究其功能及作用机制。

1miRNA机制1.1miRNA的特征

1.1.1已经被鉴定的miRNAs的显著特点是前体折叠形成茎环或类似茎环的二级结构[1]。约70个碱基大小形成发夹结构的单链RNA前体经过剪切酶加工后生成的。

1.1.2有5'端磷酸基和3'羟基，大小约20-25nt的小分子RNA片断，定位于RNA前体的3'端或者5'端。

1.1.3通过Northern或对大小分级的微小RNA的文库进行克隆的话可以检测到20-25片段长度的转录本;

1.1.4成熟的微小RNA由剪切酶加工得到,而随着剪切酶活性的减弱，我们可以检测到的生物体中前体大量积聚。

1.1.5成熟miRNA的序列在不相同的物种间是保守的。

1.1.6几乎所有的微小RNA都是由前体的其中一条臂而加工得来的。

1.1.7miRNA以单拷贝形式、多拷贝形式或者基因簇等形式存在于基因组，大部分定位在所编码基因的内含子区、基因间隔区或非编码RNA的外显子区和内含子区。

1.1.8miRNA的表达具有一定的阶段性和组织特异性。1.2miRNA的功能

通过对微小RNA前体的基因组定位和注释发现，miRNA主要位于基因间区或已知转录本的内含子中，占有很大成分的的miRNA呈现成簇分布的特点。对miRNA的深入研究,有利于我们对生物体生理、病理机制的理解，并为疾病的诊断和治疗以及动植物的育种提供理论基础。尽管目前大部分miRNA的确切功能以及其发挥功能的准确调控网络尚在研究之中，但初步的研究实验结果表明，miRNA在生物体内发挥着重要的调控功能，如调控细胞增殖、脂肪代谢、幼虫发育时序、造血

系统分化、生殖干细胞自我更新和花的发育。

1.3miRNA的作用机制

miRNA的一切基础步骤的起始是miRNA前体产生，它由细首先，

[2]

胞核内编码微小RNA的基因通过转录而生成。科学家证明这一点，而且其中一些miRNA的转录本具有5′帽和3′的结构。

其次,微小RNA前体在核内被核酸酶加工成长约70片段的发夹形

构成了状的微小RNA前体。在这个过程中,核酸酶和其他的某些成分，

一个微小RNA处理器复合体，miRNA前体在这个微小RNA处理器复合体中被制作成了miRNA的前体。

最后，miRNA前体在Ran-GTP依赖的核质或细胞质转运蛋白作用下，把miRNA前体从核内运输到胞质中。而能与转运蛋白结合的miRNA前体必须有大于16个片段长度配对的茎和3′末端有2个悬垂碱基的结构特点[3]。然后，微小RNA的前体被剪切酶切成双链配对分子，成熟的解链，单链的进入微小RNP，通过互补配对，进行切割或者是翻译。MiRNA的作用是切割还是抑制取决于miRNA与靶序列互补配对程度，互补配对高的有可能进行切割，而配对低的就只能起抑制的作用。

1.4microRNA与siRNA的异同

1.4.1miRNA与siRNA的加工机制和成熟机制有很大一部分相同点。

（1）它们都是由22-25个核苷酸经过一系列反应而组成的。（2）miRNA和siRNA都是剪切酶Dicer的产物。（3）miRNA与siRNA在起干扰或者调节作用时都会与RISC复合体结合，RISC是物质基础。（4）miRNA和siRNA都可以通过干扰来抑制靶基因的翻译。

1.4.2从它们的来源、保守性和作用的位置几方面看，又有很多不同点。

（1）来源上看：微小RNA来源于内源转录本，siRNA来源于转基因、异染色体DNA或者病毒RNA。（2）前体：微小RNA的前体为茎环状的pre-miRNA，siRNA是双链结构的dsRNA。（3）每一个前体产生二聚

siRNA是多个。（4）催化酶：microRNA是体的数目：微小RNA是一个，

Drosha酶、Dicer酶或者类似Dicer的酶复合体，siRNA是Dicer酶。（5）沉默复合物中的AGO蛋白：微小RNA所对应的是AGO1,siRNA所对

（6）匹配方式：对于微小RNA来说动物是不完全互补，植应的是AGO2。

物是完全互补；对于siRNA来说都是完全互补。（7）对作用目标的专一性：微小RNA相对较低，siRNA则很高。（8）作用点：蛋白质合成水平；转录后水平。（9）功能：微小RNA发育过程中，调节内源性表达；siRNA抑制转录活性，病毒感染，表性遗传。（10）靶基因的命运：抑制翻译或者被降解；siRNA则是只能被降解。（11）作用位置：microRNA主要作用于靶基因3′-UTR区；siRNA可作用于mRNA的任何部位。（12）物种间保守性：microRNA较高，siRNA较低。

2miRNA靶基因的鉴定和检测方法

空气排尽。容器卧试时管程侧上管箱有部分空气难以排出，充水前用小胶管一端扎一块泡沫塑料放在上管箱内，另一端从容器上封头处法兰口引出，以便将上管箱内空气完全排出。试验过程中应保持容器外表面的干燥。

水压试验时压力应缓慢上升，达到设计压力时，检查确认无泄漏后继续升压至试验压力，保压不小于30分钟，然后将压力降至设计压力，保压足够的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。检查期间压力应保持不变。

水压试验合格后，操作人员在放水前应首先打开排气口，然后排干容器里的水，容器卧放时上管箱有部分水不能自然排出，应用人工将上管箱内的水排尽吸干。

3.2.4管程气密性试验

管程和壳程的水压试验合格后，将容器里面的水彻底排放干净后，按图纸技术要求，管程以5.6MPa干燥洁净的空气进行气密性试验。当容器所有试验全部完成后，用通过干燥器的压缩空气进行干燥处理。

4结束语

压力试验是检验压力容器整体质量的传统试验方法。为了避免制造过程中产生严重问题，容器制造后应经压力试验。本文针对部分冷凝器的结构及试压要求，设计了试压工装。实践证明，工装很好解决了压力试验中的两大难点，结合试压程序及注意事项，使压力试验得以顺利完成，确保产品的质量。

参考文献

[1]GB151-1999.管壳式换热器[S].

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