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合成機器——核糖體上,從而實現蛋白質的。信使RNA的結構簡單,一般由一條單鏈RNA組成。mRNA的長度差異較大,哺乳動物的mRNA長度一般在5×102~1×105個核苷酸,這種長度的差異使得mRNA能夠攜帶更多的遺傳信息。在細胞中,mRNA的含量占到了總RNA的1%~5%,雖然mRNA的含量相對較少,但種類繁多,因為人體中約有2萬多個基因,每個基因都會產生一種mRNA。正是這些含量低的mRNA,承擔著遺傳信息的傳遞,指導蛋白質的合成,從而發揮著巨大的生物學功能。mRNA的壽命相對較短,它們在完成遺傳信息的傳遞任務后,就會被降解。這種短暫的壽命保證了生物體在生長發育過程中,能夠根據需要及時調整蛋白質的合成,從而適應不斷變化的環境。細菌mRNA的平均半衰期約為1.5分鐘,而脊椎動物mRNA的半衰期則差異較大,平均約為3小時。一個完整的mRNA包括5'端帽、5'非翻譯區、編碼區、3'非翻譯區和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%能被轉錄為RNA,其中僅2%的轉錄產物被翻譯為蛋白質, 余下98%屬于非編碼RNA(ncRNA)。ncRNA在人類基因轉錄后調節細胞生長、分化、增殖中起著相當重要的作用。非編碼RNA是指不直接參與蛋白質合成的RNA,它們在細胞內具有調控基因表達、穩定基因組、調控細胞周期功能。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是細胞內最多的RNA,約占總RNA的80%,與蛋白結合組成核糖體,是蛋白質合成的場所。根據沉降系數(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,位于細胞質中的分為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。
原核細胞 | 真核細胞 | |
核糖體 | 70S(30S小亞基+50S大亞基) | 80S(40S小亞基+60S大亞基) |
rRNA | 16S和5S、23S | 18S和5S、5.8S、28S |
蛋白質種類 | 52(21+31) | 82(33+49) |
lncRNA是一種長度在200~1000nt的RNA,具有高度的異質性,主要參與基因轉錄調控、轉錄后調控、翻譯調控、介導染色體修飾等。
(2) 非編碼小RNA
非編碼小RNA包括轉移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,主要負責將氨基酸運輸到核糖上,解讀mRNA遺傳密碼,參與蛋白質合成。tRNA約占細胞總RNA的10%~15%,絕大多數位于細胞質中,其特點如下:①是一類單鏈小分子RNA,長73~95nt,其中共有序列76nt,沉降系數為4S。②是含稀有堿基最多的RNA,含7~15個稀有堿基,約占全部堿基的15%~20%,位于非配對區。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′-羥基是氨基酸結合位點。小RNA是一類長度在20~300nt的RNA,包括miRNA、siRNA、piRNA、scRNA、snRNA、sRNA等。這些RNA在調控基因表達、調控細胞周期、維持基因組穩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結合,抑制靶基因的表達;siRNA是一種長度為21nt的RNA,通過引導RNA誘導的沉默復合體(RISC)降解靶基因的mRNA,實現基因沉默;piRNA是一種長度為24~31nt的RNA,主要參與哺乳動物的細胞發育和基因組穩定。
RNA的功能
RNA在細胞中扮演著多種重要的功能。它既是基因表達的中介物質,又是基因表達的調控器,此外,RNA還參與了細胞內的許多生物化學反應,從而維持了細胞的正常功能和穩態平衡,根據目前研究情況,不同類型的RNA的功能可參照下表:
RNA的類型 | 功能 |
mRNA(信使RNA) | 作為蛋白質合成的模板 |
tRNA(轉移RNA) | 將氨基酸轉運至核糖體 |
rRNA(核糖體RNA) | 組裝mRNA、tRNA和翻譯因子以形成肽鍵 |
miRNA(微小RNA) | 參與基因調控的反義RNA |
snRNA(小核RNA) | 剪接體的成分,有助于剪接RNA(去除內含子和連 |
snoRNA(小核仁RNA) | 修飾核苷成分的特定位點 |
piRNA(PIWI 相互作用RNA) | 在配子發生、沉默轉座子、對抗病毒和調節內源基 |
siRNA(小相互作用RNA) | 介導互補信使或病毒RNA的失活或降解 |