經驗分享:非編碼RNA與先天免疫信號調控

非編碼RNA(non-codingRNA,ncRNA)是一種獨特的RNA轉錄本 , 占人類基因組RNA的90%以上 , 除少數具有開放閱讀框 , 因而具有編碼潛能以外 , 通常不編碼蛋白質 , 而是作為發育、增殖、轉錄、轉錄后修飾、凋亡、細胞代謝等多種生物過程的重要調控因子 。
ncRNA包括微小RNA(microRNA,miRNA)、小干擾RNA(smallinterferingRNA,siRNA)、PIWI-interactingRNA(piRNA)、轉運RNA衍生小RNA(tRNA-derivedsmallRNA,tsRNA)、核小RNA(smallnuclearRNA,snRNA)、核仁小RNA(smallnucleolarRNA,snoRNA)、長鏈非編碼RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)、環狀RNA(circularRNA,circRNA)、假基因等 , 其中 , miRNA、lncRNA、circRNA均有參與先天免疫的調節 。
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先天免疫是最普遍、作用最迅速的免疫類型 , 能夠識別并殺死多種病原體 。 先天免疫系統通過先天免疫細胞表面的模式識別受體(patternrecognitionreceptors,PRR)識別病原體相關分子模式(pathogen-associatedmolecularpattern,PAMP)和宿主損傷相關分子模式(damage-associatedmolecularpattern,DAMP) , 從而觸發炎癥和招募免疫細胞來消除病原微生物和對自身有傷害的分子 。 本文總結了近年來在ncRNA的特點功能、生物合成以及先天免疫信號傳導領域的新發現 , 重點總結了ncRNA對先天免疫信號蛋白表達和功能調控的新機制 , 并對未來相關領域的研究進行了展望 。
1.ncRNA的特點、功能及其生物合成
miRNA是短ncRNA , 約為22~23個核苷酸 , 其編碼基因由RNA多聚酶Ⅱ轉錄 , 通過與mRNA3′端非翻譯區(3′untranslatedregion,3′UTR)之間的結合調控mRNA的表達 , 超過60%的編碼基因是miRNA的潛在調控靶點 。
lncRNA是長度超過200個核苷酸的非編碼RNA , 其生物發生過程與mRNA類似 。 lncRNA在細胞周期調節、染色質修飾、mRNA翻譯等多種生物過程中發揮重要作用 。 circRNA屬于lncRNA , 主要由外顯子或者內含子序列產生 , 是一種單鏈環狀RNA分子 , 可以作為競爭性內源性RNA與miRNA結合 , 調節轉錄或影響親本基因表達 。 在哺乳動物中 , piRNA是一種長度約為21~35個核苷酸的小RNA , 由長單鏈轉錄本加工而成 , 這些轉錄本的基因組位點聚集在整個基因組中 , 并由RNA多聚酶Ⅱ轉錄 。 人類基因組中大約有20000個piRNA , 主要表達于性腺細胞 。
piRNA通過兩種方式沉默轉座子:
①引導PIWI蛋白與新生轉座子轉錄本結合 , 并在目標轉座子的啟動子處產生抑制性染色質狀態以抑制轉座子的轉錄;
②將PIWI復合物引導至轉座子的mRNA , 直接切割轉錄本 。
tsRNA來源于核酸酶對tRNA的酶切 , 通常長度為18~40個核苷酸 , 在調節翻譯、維持mRNA的穩定性、基因沉默、逆轉錄等過程中發揮重要作用 。 目前 , miRNA和lncRNA對靶基因表達調控的分子機制已有較為深入的研究 , 但piRNA在性腺細胞高表達的原因 , 以及tsRNA分子的成熟機制仍有待進一步研究 。
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圖1非編碼RNA的生物合成
2.先天免疫中的PRR及其信號通路
目前已知的PRR家族包括Toll樣受體(toll-likereceptor,TLR)、C型凝集素樣受體(C-typelectinreceptor,CLR)、核苷酸結合寡聚化結構域(nucleotide-bindingoligomerizationdomain,NOD)樣受體(NOD-likereceptor,NLR)、視黃酸誘導基因蛋白Ⅰ(retinoicacid-induciblegeneⅠ,RIG-Ⅰ)樣受體(RIG-Ⅰ-likereceptor,RLR)、黑色素瘤缺乏因子2(absentinmelanoma2,AIM2)樣受體(AIM2-likereceptor,ALR)、2′-5′寡聚腺苷酸合成酶(2′-5′oligoadenylatessynthesis,OAS)樣受體(OAS-likereceptor,OLR) 。
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