分类

概述

人体一个细胞含RNA约10pg(含DNA约7pg)。与DNA相比,RNA种类繁多,分子量较小,含量变化大。RNA可根据结构和功能的不同分为信使RNA和非编码RNA。非编码RNA分为非编码大RNA和非编码小RNA。非编码大RNA包括核糖体RNA、长链非编码RNA。非编码小RNA包括转移RNA、核酶、小分子RNA等。小分子RNA(20~300nt)包括 miRNA、 SiRNA、 piRNA、scRNA、 snRNA、 snoRNA等,细菌也有小分子RNA(50~500nt)。2

不同类型的RNA的功能和分布

名称

功能

存在

信使RNA(mRNA)

翻译模板。

所有的生物

转移RNA(tRNA)

携带氨基酸,参与翻译。

所有的生物

核糖体RNA(rRNA)

核糖体组分,参与翻译。

所有的生物

核小RNA(snRNA)

参与真核细胞核mRNA前体的剪接。

真核生物

核仁小RNA(snoRNA)

参与古菌和真核生物rRNA前体的后加工。

真核生物和古菌

微RNA(microRNA或miRNA)

主要在翻译水平上抑制特定基因的表达。

绝大多数真核生物

增强子RNA(eRNA)

在真核生物的增强子区域转录产生的一类非编码RNA,其功能是对附近的基因表达进行调控。

真核生物

小干扰RNA(siRNA)

主要在翻译水平上抑制特定基因的表达。

真核生物

小激活RNA(saRNA)

“瞄准”特定基因的启动子,激活它们的转录。

某些真核生物

piRNA或piwi RNA

反转位子的基因沉默,对于胚胎发育和某些动物的精子发生十分重要。

脊椎动物或无脊椎动物的生殖细胞

长非编码RNA(lncRNA)

在基因表达的多个环节调节基因的表达。

真核生物

7SL RNA

作为SRP的一部分,参与蛋白质的定向和分泌。

真核生物和古菌

7SK RNA

抑制RNA聚合酶Ⅱ催化的转录延伸。

脊椎动物

RMRP RNA

参与线粒体DNA复制过程中RNA引物的加工;参与rRNA的后加工;参与切除一种阻滞细胞周期的蛋白质的mRNA的5'非翻译序列,而促进细胞周期的前进。

真核生物

转移信使RNA(tmRNA)

兼有mRNA和tRNA的功能,参与原核生物无终止密码子的mRNA的抢救翻译。

细菌

crRNA

锁定外来核酸,引导Cas蛋白将外来核酸水解。

绝大多数原核生物

tracrRNA

与crRNA结合,引导Cas蛋白。

绝大多数原核生物

向导RNA(gRNA)

参与锥体虫线粒体mRNA的编辑。

某些真核生物

类病毒

最小的感染性致病因子。

植物

端聚酶RNA

作为端聚酶的模板,有助于端粒DNA的完整。

真核生物

核开关或RNA开关(riboswitch)

在转录或翻译水平上调节基因的表达。

原核生物和少数低等的真核生物

核酶

催化特定的生化反应,如核糖核酸酶P和核糖体上的转肽酶。

原核或真核生物以及某些RNA病毒

环状非编码RNA(circRNA)

作为竞争性内源RNA,参与调控细胞内特定miRNA的功能;还可与细胞内一些RNA结合蛋白结合,调节这些蛋白质与其他RNA之间的相互作用。

主要是真核生物

Xist RNA

促进哺乳动物一条X染色体转变成高度浓缩的巴氏小体(Barr body)。

雌性哺乳动物7

信使RNA

信使RNA(mRNA)最早发现于1960年,在蛋白质合成过程中负责传递遗传信息、直接指导蛋白质合成,具有以下特点。2

1.含量低,占细胞总RNA的1%~5%。2

2.种类多,可达105种。不同基因表达不同的mRNA。2

3.寿命短,不同mRNA指导合成不同的蛋白质,完成使命后即被降解。细菌mRNA的平均半衰期约为1.5分钟。脊椎动物mRNA的半衰期差异极大,平均约为3小时。2

4.长度差异大哺乳动物mRNA长度为5×102~1×105nt原核生物与真核生物的mRNA虽然在结构上有差异,但功能一样,都是指导蛋白质合成的模板。2

转移RNA

转移RNA(tRNA)在蛋白质合成过程中负责转运氨基酸、解读mRNA遗传密码。tRNA占细胞总RNA的10%~15%,绝大多数位于细胞质中。tRNA由Crick于1955年提出其存在,Zamecnik和 Hoagland于1957年鉴定。2

1.tRNA一级结构

具有以下特点:2

①是一类单链小分子RNA,长73~95nt(共有序列76nt),沉降系数4S。2

②是含稀有碱基最多的RNA,含7-15个稀有碱基(占全部碱基的15%~20%),位于非配对区。2

③5′末端碱基往往是鸟嘌呤。2

④3'端是CCA序列,其中的腺苷酸常称为A76,其3’—OH是氨基酸结合位点。2

2.tRNA二级结构

约50%碱基配对,形成四段双螺旋,与五段非配对序列形成三叶草形结构。该结构中存在四臂四环:

①氨基酸臂。2

②二氢尿嘧啶臂(DHU臂、D臂)和二氢尿嘧啶环(DHU环、D环),特征是含二氢尿嘧啶(DHU、D)。2

③反密码子臂和反密码子环,特征是反密码子环含反密码子。反密码子5′端与尿苷酸连接,3′端与嘌呤核苷酸连接。TΨC臂(T臂)和TΨC环(Ψ环),特征是TΨC环含胸腺嘧啶核糖核苷酸T54假尿苷酸Ψ55胞苷酸C56。2

④额外环3~21nt。2

3.tRNA三级结构

呈L形,氨基酸结合位点位于其一端,反密码子环位于其另一端,DHU环和TΨC环虽然在二级结构中位于两侧,但在三级结构中却相邻。尽管各种tRNA的长度和序列不尽相同,但其三级结构相似,提示三级结构与其功能密切相关。2

核糖体RNA

核糖体RNA(rRNA)与核糖体蛋白构成一种称为核糖体的核蛋白颗粒。一个大肠杆菌中约有15000个核糖体。2

1.核糖体组成和结构

原核生物和真核生物的核糖体都由一个大亚基和一个小亚基构成,两个亚基都由rRNA和核糖体蛋白构成。核糖体、核糖体亚基及rRNA的大小一般用沉降系数表示。2

2.核糖体RNA特点

(1)含量高,rRNA是细胞内含量最高的RNA,占细胞总RNA的80%~85%。2

(2)寿命长,rRNA更新慢,寿命长。2

(3)种类少,原核生物有5S、16S、23s三种rRNA,约占核糖体质量的66%(其中5S,23SrRNA占核糖体大亚基的70%,16S rRNA占核糖体小亚基的60%);真核生物主要有5S、5.8S、18S、28S四种rRNA,另有少量线粒体rRNA、叶绿体rRNA。大肠杆菌16SrRNA的3'端有一段保守序列 ACCUCCU,可与mRNA中的SD序列互补结合。5 SrRNA有两段保守序列也已被鉴定:2

① CGAAC,可以与tRNA的TΨC环的GTCG互补结合。2

② GCGCCGAAUGGUAGU,可以与23SrRNA中的一段序列互补结合。2

3.核糖体种类

原核生物只有一类核糖体,

来源: 百度百科

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