miRNA是由内源性发卡结构转录产物衍生而来的一种长为19-25nt左右的单链RNA。
miRNA基因最先被RNA polymerase II转录生成5'盖帽和3‘加尾的初级转录体,称为pri-miRNA,长度约为300-1000bp;
第二,经RNase III enzyme Drosha和DGCR8 剪切生成由70个核苷酸组成的不完全的发卡结构,并且在3‘端末端具有2个核苷的悬垂,此末端则为成熟的miRNA的末端,上面有一些凸起和环状结构,称为pre-miRNA。DGCR8 是属于Pasha蛋白家族的。该茎环结构可以在miRBase数据库中查询到。如视频中显示剪切过程。
第三,该茎环结构的前体miRNA被核内转运蛋白Exportin5捕获到,并且通过细胞核孔复合体被运输到细胞外。如中显示运输过程。
第四,运输到细胞外的pre-miRNA很快被Dicer酶与GTP酶Ran和TRBP等组成的复合物识别,并且开始消化该pre-miRNA,切掉其环状结构,直至其变成不稳定的双链RNA,也称为dsRNA或者是miRNA/miRNA*。如视频中显示胞浆中酶消化过程。
第五,dsRNA的不稳定可以被AGO蛋白以及RNA解旋酶复合物解链成为两个单链,并且其中一条被降解,另一条则成为20-23nt的mature microRNA,成熟的miRNA序列可在miRBase数据库中查询到,如视频中显示dsRNA变为成熟miRNA的过程。
miRNA成熟过程中的关键性酶和蛋白
RNA polymerase II:一般认为miRNA基因由RNA polymerase II转录而来。可将miRNA基因转录成5'端盖帽m7G和3‘端加尾polyA结构。
Drosha:Drosha蛋白为RNase III enzyme家族中的成员之一,主要作用就是剪切Pri-miRNA成为具有3‘ 端2nt悬垂的pre-miRNA。
DGCR8:是第一个被鉴定出来的参与了体内miRNA加工过程的Pasha蛋白,参与了Drosha蛋白对底物的识别。
Exportin5:为核转运受体家族的一个成员,其作用过程通过核孔复合体进行。Exp5与Ran-GTP以及Pre-miRNA形成一个三聚体,通过细胞核孔运输到胞浆,Ran-GTP则变为Ran-GDP,从而释放出Pre-miRNA。Ran-GTP属于核转运受体家族的辅助因子。
Dicer酶:属于RNase超家族的第三类酶,经典的DCR结构域包括N端的DExH RNA解旋酶/ATP酶结构域,PAZ结构域和两个相邻的RNaseIII样结构域以及一个dsRNA结合结构域。
Dicer酶是成熟的miRNA产生所必须的,可以剪切pre-miRNA5'端臂,也可以剪切3‘ 端臂,或者同时剪切两条臂。
小编辛辛苦苦将此过程展示成动态的过程,另为方便大家更好的理解和熟悉成熟microRNA的生物起源,录了个小小的视频,谢谢大家的关注。