RNA甲基化micro小RNA测序分析

为什么见到有些地方说small RNA测序就是miRNA测序呢?

2020-09-10  本文已影响0人  大号在这里

我们做miRNA相关研究的时候常常会选择做一个small RNA测序。
等等…small RNA和miRNA什么关系?
常常会有人觉得疑惑,为什么见到有些地方说small RNA测序就是miRNA测序呢?

1. small RNA是miRNA吗?

不是。从名字就能够看出来啦。Small RNA是“小RNA”,micro RNA是“微RNA/微小RNA”。small RNA不等于miRNA,而是包含了miRNA。

Small RNA意义比较广泛,主要包括miRNA、siRNA、piRNA和其他,实际上就是所有片段长度比较短的多种RNA的总称,包括所有长度比较短的、天然形成的、正常的RNA,但是不包括mRNA被各种因素(比如提取过程中的物理损伤)破坏、降解而形成的、长度类似的短片段。

2. 为什么会说small RNA测序就是miRNA测序呢?

由于miRNA基因数量多,表达量丰富,所以进行small RNA测序出来的数据中miRNA占主要地位,目前研究最广的也是miRNA,而其他small RNA的研究分析较少,大家也比较容易忽视了两者的区别。

市面上一般提到small RNA测序其实也指的是miRNA测序,仅对数据中的miRNA进行了生信分析,而忽略了其他small RNA的分析挖掘。

但是,small RNA测序≠miRNA测序!真正的small RNA测序应该不只进行miRNA分析,还应该包含其他类型small RNA的分析。

3. small RNA都包括哪些RNA呢?

small RNA:是长度大约在18-30bp的非编码RNA分子,包括miRNA、siRNA、piRNA、snoRNA、rasiRNA等,其中很多种类是生命活动重要的调控因子,通过靶向沉默与降解与之结合的靶基因在基因表达调控、生物个体发育、代谢与疾病的发生等生理过程中起重要作用。

3.1 miRNA(micro RNA,微小RNA/微RNA)

是广泛存在于真核生物的长21~25个核苷酸的非编码RNA,其通过与靶信使RNA特异性结合导致靶信使RNA翻译抑制或降解,从而调控蛋白的翻译过程。

形成方式:

pri-miRNA在核酸酶Drosha和其辅助因子Pasha的作用下被处理成70个核苷酸组成的pre-miRNA。pre-miRNA经进一步经过DICER酶剪切,形成长度约为22个碱基的单链成熟miRNA。

pri-miRNA→pre-miRNA→miRNA加工流程示意图

3.2 siRNA(small interfering RNA,小干扰RNA)

有时称为短干扰RNA或沉默RNA,是一类双链RNA 分子,长度为20-25个碱基对,与miRNA相似,并在RNA干扰(RNAi)途径中起作用。它干扰了表达与互补的核苷酸序列的特定基因的转录后降解的mRNA,从而防止翻译。siRNA也可以通过转染引入细胞。由于原则上任何基因都可以被具有互补序列的合成siRNA 敲低,因此siRNA是在后基因组时代验证基因功能和药物靶向的重要工具。

siRNA通过抑制转录引起基因沉默的机制如下:

  1. 长dsRNA(可来自发夹,互补RNA和RNA依赖性RNA聚合酶)被称为Dicer的内切核糖核酸酶切割。Dicer切割长dsRNA以形成短干扰RNA或siRNA; 这使得分子能够形成RNA诱导的沉默复合物(RISC)。

  2. 一旦siRNA进入细胞,它就会被掺入其他蛋白质中以形成RISC。

  3. 一旦siRNA成为RISC复合物的一部分,就将siRNA解开以形成单链siRNA。

  4. 由于其在5''末端的碱基配对而在热力学上不太稳定的链被选择作为RISC复合物的一部分。

  5. 作为RISC复合物一部分的单链siRNA现在可以扫描并找到互补的mRNA

  6. 一旦单链siRNA(RISC复合物的一部分)与其靶mRNA结合,它就会诱导mRNA切割。

  7. 现在切割mRNA并被细胞识别为异常。这导致mRNA的降解,并且反过来不将mRNA翻译成氨基酸,然后翻译成蛋白质。从而沉默编码该mRNA的基因。

siRNA也类似于miRNA,然而,miRNA来自较短的茎环RNA产物,通常通过抑制翻译来沉默基因,并且具有更广泛的作用特异性,而siRNA通常通过在翻译前切割mRNA而起作用,并且具有100%的互补性,因此目标特异性非常严格。

3.3 piRNA(piwi-interacting RNA)

是继siRNA和miRNA之大家后发现的一类新型非编码小RNA,其通过与piwi蛋白的相互作用形成RNA-蛋白复合物。这些piRNA复合物主要参与转座子的表观遗传和转录后沉默,但也可参与种系细胞中其他遗传元件的调节。

piRNA长度一般在25~31nt左右,5'端首位通常为单磷酸的尿嘧啶核糖核酸,3'末端也进行了甲基化的修饰。

piRNA与癌症:

目前,越来越多的文献表明piRNA在沉默转座子、调控信使RNA(mRNA)和lncRNA中扮演了重要角色。特别是在癌症研究领域,piRNA可能成为新的分子标志物与治疗靶点,目前少量的piRNA研究集中在其机制研究上。

piRNA相关数据库:

piRNABank:http://pirnabank.ibab.ac.in/

piRBase:http://www.regulatoryrna.org/database/piRNA/

piRNA相关基金:

2018年,有7项关于piRNA的课题项目:

  1. piRNA介导的转录沉默的结构与分子机制研究

  2. 非编码piRNA生成和加工的调控机制

  3. piRNA调控长非编码RNA以及piRNA调控网络的构建

  4. piRNA介导的DNA甲基化在血管平滑肌细胞和动脉粥样硬化中的作用及机制研究

  5. Piwil2/piRNA介导CREB2基因启动子甲基化在大鼠短暂全脑缺血耐受中的机制

  6. 基于果蝇piRNA大数据挖掘的基因调控机制研究

  7. PIWI-ins元件在PIWI/piRNA调控和男性不育中的功能机制研究

3.4 siRNA跟miRNA有什么区别吗

1. 结合位点不同
miRNA的结合位点通常位于3`UTR,而siRNA的结合位点不确定。siRNA(21~25碱基),较少干扰RNA,在利用宿主细胞进行转录时,常产生一些dsRNA,或者转座子转录、基因组中反向重复序列转录等原因产生dsRNA,然后dsRNA被Dicer降解为siRNA。

2. 来源不同
siRNA(21~25碱基),叫小干扰RNA,病毒基因、人工转入基因、等原因等外源性基因随机整合到宿主细胞基因组内,利用宿主细胞进行转录时,常产生一些dsRNA。或者转座子转录、基因组中反向重复序列转录等原因产生dsRNA,然后dsRNA被Dicer降解为siRNA。

3. target不同
miRNA和其target是不完全互补,一般只有2-8位的碱基是完全互补的,而siRNA是完全互补的。miRNA由高等真核生物基因组编码,是自己转录出来的序列,通常用于生物自身生长调控。

4. 作用结果不同
siRNA的作用结果是使mRNA剪切,而miRNA有的是剪切,有的只是结合上去抑制翻译siRNA是一对一的,一条siRNA只针对一个基因,而miRNA是一对多的,一条可以抑制很多基因。

5. 存在物种不同
miRNA是低等和高等生物都存在的。作用在靶基因的mrna 3’utr区域,通过降解或者抑制翻译来抑制靶基因表达,一条mirna可以有多个靶基因。siRNA主要存在于低等生物,可以作用在靶基因的mrna任何地方,通过降解来抑制表达。一般一条sirna只针对一个靶基因,可以通过人为的设计合成sirna来导入高等生物细胞中诱发抑制作用。

剩余类型的small RNA含量极微,本期不做介绍了,有兴趣研究的小伙伴可以自己查文献!

参考
http://www.360doc.com/showweb/0/0/934931634.aspx

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