詳解miRNA的誕生之旅

miRNA 是由內(nèi)源性發(fā)卡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物衍生而來(lái)的一種長(zhǎng)為 19-25nt 左右的單鏈 RNA。

第一， miRNA基因最先被RNA polymerase II轉(zhuǎn)錄生成5'蓋帽和3‘加尾的初級(jí)轉(zhuǎn)錄體，稱為pri-miRNA，長(zhǎng)度約為 300-1000bp。

第二，經(jīng) RNase III enzyme Drosha 和 DGCR8 剪切生成由 70 個(gè)核苷酸組成的不*的發(fā)卡結(jié)構(gòu)，并且在 3‘端末端具有 2 個(gè)核苷的懸垂，此末端則為成熟的 miRNA 的末端，上面有一些凸起和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，稱為 pre-miRNA。DGCR8 是屬于 Pasha 蛋白家族的。該莖環(huán)結(jié)構(gòu)可以在 miRBase 數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到。

第三，該莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體 miRNA 被核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 Exportin5 捕獲到，并且通過(guò)細(xì)胞核孔復(fù)合體被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外。

第四，運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外的 pre-miRNA 很快被 Dicer 酶與 GTP 酶 Ran 和 TRBP 等組成的復(fù)合物識(shí)別，并且開(kāi)始消化該 pre-miRNA，切掉其環(huán)狀結(jié)構(gòu)，直至其變成不穩(wěn)定的雙鏈 RNA，也稱為 dsRNA 或者是 miRNA/miRNA*。

第五，dsRNA 的不穩(wěn)定可以被 AGO 蛋白以及 RNA 解旋酶復(fù)合物解鏈成為兩個(gè)單鏈，并且其 中一條被降解，另一條則成為 20-23nt 的 mature microRNA，成熟的 miRNA 序列可在 miRBase 數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到，如視頻仁中顯示 dsRNA 變?yōu)槌墒?miRNA 的過(guò)程。

miRNA 成熟過(guò)程中的關(guān)鍵性酶和蛋白

RNA polymerase II：一般認(rèn)為 miRNA 基因由 RNA polymerase II 轉(zhuǎn)錄而來(lái)。可將 miRNA 基因轉(zhuǎn)錄成 5'端蓋帽 m7G 和 3‘端加尾 polyA 結(jié)構(gòu)。 

Drosha：Drosha 蛋白為 RNase III enzyme 家族中的成員之一，主要作用就是剪切 Pri-miRNA 成為具有 3‘ 端 2nt 懸垂的 pre-miRNA。 

DGCR8：是第一個(gè)被鑒定出來(lái)的參與了體內(nèi) miRNA 加工過(guò)程的 Pasha 蛋白，參與了 Drosha 蛋白對(duì)底物的識(shí)別。 Exportin5：為核轉(zhuǎn)運(yùn)受體家族的一個(gè)成員，其作用過(guò)程通過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)行。Exp5 與 RanGTP 以及 Pre-miRNA 形成一個(gè)三聚體，通過(guò)細(xì)胞核孔運(yùn)輸?shù)桨麧{，Ran-GTP 則變?yōu)?Ran-GDP，從而釋放出 Pre-miRNA。Ran-GTP 屬于核轉(zhuǎn)運(yùn)受體家族的輔助因子。 

Dicer 酶：屬于 RNase 超家族的第三類酶，經(jīng)典的 DCR 結(jié)構(gòu)域包括 N 端的 DExH RNA 解旋酶 /ATP 酶結(jié)構(gòu)域，PAZ 結(jié)構(gòu)域和兩個(gè)相鄰的 RNaseIII 樣結(jié)構(gòu)域以及一個(gè) dsRNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域。

Dicer 酶是成熟的 miRNA 產(chǎn)生所必須的，可以剪切 pre-miRNA5'端臂，也可以剪切 3‘ 端臂，或者同時(shí)剪切兩條臂。