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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
