调节子

生物学术语

调节子的功能，在所有的生物体当中包括ncRNA在内的分子调控过程是非常普遍的，RNA如此适合这一目的的原因之一是在单细胞水平和分子系统的宏观进化上是高效的。与蛋白质比较而言，RNA分子合成和降解所需的能量更少。而且RNA分子较蛋白质更不稳定也是一个优点，因为用作瞬时信号的调节分子应当快速降解。在许多例子中核糖核酸调节子只需要与靶RNA中的互补序列通过碱基配对的方式行使功能，而蛋白质则需要更为复杂的RNA结合结构域。

功能

RNA调节子的功能

现有的证据表明，在所有的生物体当中包括ncRNA在内的分子调控过程是非常普遍的。RNA如此适合这一目的的原因之一是在单细胞水平和分子系统的宏观进化上是高效的。与蛋白质比较而言，RNA分子合成和降解所需的能量更少。而且RNA分子较蛋白质更不稳定也是一个优点，因为用作瞬时信号的调节分子应当快速降解。在许多例子中核糖核酸调节子只需要与靶RNA中的互补序列通过碱基配对的方式行使功能，而蛋白质则需要更为复杂的RNA结合结构域。

在真核生物中，基因表达的转录调控一般是在染色质结构水平上完成的。众所周知，有时RNA是染色质的丰富组成成分，但其存在被归因于参与新生的转录物或RNA加工和修饰。最近的研究表明一些RNA分子在染色体大片段区域的转录活化中可能起作用。一个与ncRNA转录物密切相关的遗传现象是遗传印迹(genetic imprinting)，涉及来自亲本的一个拷贝位点的特异失活。多数哺乳动物的印迹基因是成簇存在的，它们当中通常包含ncRNA基因。来自亲本的一个等位基因表达常常与相关蛋白质编码基因抑制相关，表明ncRNA参与基因沉默机制。哺乳动物的XistRNA、果蝇roX-1和roX-2 RNA分别参与了X染色体失活过程和剂量补偿，是雄性(XY)和．雌性(XX)细胞内X染色体相关基因转录水平平衡的需要。在这两种情况中，ncRNA分子募集蛋白质因子对X染色体染色质进行特异性修饰。

分类

一些核糖核酸调节子通过与其他RNA简单的反义相互作用发挥功能。依据基因组来源，内源的反义RNA大致可以分为两类：①反式反义RNA(trans-antisenseRNA)，该反义RNA转录自推测的靶特定位点；②顺式反义RNA(cis-antisenseRNA)，该反义RNA由靶RNA同一基因组区的互补链转录生成。

在线虫中首次被识别的lin-4和let-7RNA可以与靶mRNA互补结合，在不影响转录物RNA稳定性的情况下在起始后水平阻止翻译。这种机制提供了一种严格调控几种基因表达时间方式。通过对人类、果蝇、新杆状线虫和拟南芥的系统研究发现，microRNA代表了一大类在高等真核生物中普遍存在的反式反义RNA，在控制发育相关基因表达方面可能起着关键性的作用。

通过反义相互作用影响基因表达水平的另一种可能机制是RNA干扰(RNAi)，即通过形成RNA-RNA双链引发RNA的降解途径。而且参与RNAi的酶都是相当保守的，因此，在真核生物中这种RNA干扰机制似乎是十分普遍的。

顺式反义RNA在真核生物中也是十分常见的。在有些情况下，它们常与成簇存在的印迹基因密切相关，它们的确切功能还不知道。不过已有证据表明其中一些顺式反义RNA的破坏导致严重的遗传紊乱。在人8型脊髓小脑共济失调症患者中发现重叠Keleh样1(KLHLl)基因顺式反义RNA的突变。研究与遗传血色病相关的HFE基因座位发现该基因表达产生一个编码MHC I型样蛋白质的mRNA和一个反义有多聚腺甘酸的非编码转录物。体外实验研究表明，这种反义转录物町以抑制翻译，但是在体内的确切机制还不清楚。

在细菌中，有数个调节RNA可以通过结合其靶mRNA的互补区域在基因表达的翻译水平进行特异和高效的调节。它们或者是通过翻译抑制或者是通过刺激依赖于调控RNA的结合位点而发挥功能。研究得最清楚的一个是87个核苷酸长的DsrA RNA，该调控RNA可以刺激应激反应。因子(rpoS)翻译。DsrA RNA通过与rpoS mRNA二级结构的互补而结合rpoS mRNA的5'非翻译区，作为翻译的顺式作用抑制物。另一方面，DsrA可与H-NS mRNA开放读码框的5'和3'部分作用，从而抑制其翻译。因此，DsrA对基因表达有双重功效，既可以刺激被刺激的rpoS和抑制的H—NS基因。还有其他一些基因序列与DsrA RNA互补，似乎是转录后调节的良好候选者。DsrA具体是刺激翻泽进行还是抑制翻译进行取决于其结合的翻译起始位点的位置。

一些ncRNA可以影响蛋白质的活性。RNA分子可以通过结合蛋白质而影响后者的结构、酶活性及该蛋白质的配体结合活性。已有资料表明有许多ncRNA可以通过与蛋白质相互作用而调控基因表达的例子。

在大肠杆菌中RNA的种类也很多，如6SRNA，早在30年前就已被人们所认识。但是很长一段时间6SRNA的具体功能人们都没有搞清楚，主要是由于通过实验的方法过表达或敲除该基因并没有引发表型上的明显变化。近来的研究表明，在大肠杆菌的稳定生长期(stationary growth phase)，其6SRNA可以与包含sigma70因子的RNA聚合酶全酶形成稳定的复合物而减少依赖G70基因转录水平。

另一种细菌RNA，是OxyS基因产物，在氧化应激的条件下表达，是应激反应。因子(rpoS)的负调节子。OxyS RNA结合Hfq蛋白是rpoS mRNA翻译所必需的L24。该OxyS RNA还可以通过反义结合阻断核糖体结合位点作为fblA mRNA翻译的负调节子。

在哺乳动物中，已观察到依赖RNA的蛋白质功能调节类固醇受体激活子SRA RNA的过程。已有研究表明，这些RNA可以正调控一些类固醇激素受体，包括雄性激素、雌激素、糖皮质激素和妊娠素受体。在潜在的开放读码框内产生的一些组织特异性变体和突变体并不影响其活性。

另一种非编码转录物，7SKRNA具有调节RNA聚合酶Ⅱ活性的功能。7SKRNA与正转录延伸因子(P-TEFb)形成特异的复合物而抑制其激酶活性和转录活性。

ncRNA还参与RNA和蛋白质的亚细胞定位。在两栖动物卵母细胞中，母源的mRNA在动物和植物区的正确分布是胚胎正常发育的必要条件。例如，在同生(cogenesis)的早期阶段，非编码Xlsirt转录物，包含3～13个重复的79～81 nt长的元件，定位在植物区的皮质，它们可能促进其他RNA的锚定。在果蝇中，发现非编码的Pgc RNA起到稳定极粒作用，极粒由极细胞分化为功能生殖细胞所需的来自母源产生的分子组成。hsrw RNA的细胞核形式参与调控细胞核不均一RNA结合蛋白(hnRNP)的分布。

在ncRNA中所占比例最多的就是小核仁RNA(snoRNA)。迄今为止，大多数的snoRNA都承担持家基因的功能。它们参与了核糖体的转录后修饰(2'-O-甲基化和假尿苷酸化)和小核RNA(snRNA)及前rRNA的加工。脊椎动物的端粒酶RNA就属于snoRNA的H/ACA家族的成员。随着研究的深入，会发现越来越多的与发育相关的和具有调控功能的组织特异性snoRNA。

除了一些明确知道其作用的非编码转录物之外，还有大量报道的但没有明确功能的ncRNA。一些特异性的RNA只在特异的组织或特定的发育阶段表达，它们的调节功能尚未研究清楚。BORG RNA是在骨形成蛋白(BMP)/成骨蛋白(OP)诱导下表达的，它在成骨细胞的分化中起关键作用，但是它的确切功能还未研究清楚。DD3 RNA和PCGEM1 RNA在前列腺肿瘤细胞中是过表达的。一些激活的CD4+T细胞表达17kb长的NTT RNA基因，此ncRNA可能参与干扰素gamma受体的表达调节。此外，有一类非编码转录物在应激条件下启动表达，例如过氧化氢处理(adapt33/adapt15)、DNA损伤(gadd7)或缺氧(aHIF)或热激也会产生ncRNA。植物中参与发育调节和应激反应的ncRNA的数量也在增加。

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