非编码RNA的种类结构和功能
非编码RNA的种类结构和功能
1转运RNA（transfer RNA, tRNA）转运RNA（transfer RNA, tRNA），结构特征之一是含有较多的修饰成分，核酸中大部分修饰成分是在tRNA中发现的。修饰成分在tRNA分子中的分布是有规律的，但其功能不清楚。5’末端具有G（大部分）或C。3’末端都以ACC的顺序终结。有一个富有鸟嘌呤的环。有一个反密码子环，在这一环的顶端有三个暴露的碱基，称为反密码子（anticodon）.反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。有一个胸腺嘧啶环。tRNA具有三叶草型二级结构以及“L”型三级结构，tRNA的不同种类及数量可对蛋白质合成效率进行调节。tRNA负责特异性读取mRNA中包含的遗传信息，并将信息转化成相应氨基酸后连接到多肽链中。tRNA为每个密码子翻译成氨基酸提供了结合体，同时还准确地将所需氨基酸运送到核糖体上。鉴于tRNA在蛋白质合成中的关键作用，又把tRNA称作第二遗传密码。tRNA还具有其他一些特异功能，例如，在没有核糖体或其他核酸分子参与下，携带氨基酸转移至专一的受体分子，以合成细胞膜或细胞壁组分；作为反转录酶引物参与DNA 合成；作为某些酶的抑制剂等。有的氨酰-tRNA还能调节氨基酸的生物合成。
2核糖体RNA（ribosomal RNA, rRNA）核糖体RNA是细胞中最为丰富的RNA，在活跃分裂的细菌细胞中占80%以上。他们是核糖体的组分，并直接参与核糖体中蛋白质的合成。核糖体是rRNA提供了一个核糖体内部的“脚手架”，蛋白质可附着在上面。这种解释很直接很形象，但是低估了rRNA在蛋白质合成中的主动作用。较后续的研究表明，rRNA并非仅仅起到物理支架作用，多种多样的rRNA可起到识别、选择tRNA以及催化肽键形成等多种主动作用。例如：核糖体的功能就是,按照mRNA 的指令将氨基酸合成多肽链。而这主要依靠核糖体识别tRNA 并催化肽键形成而实现。可以说核糖体是一个大的核酶( ribozyme)。而核糖体的催化功能主要是由rRNA来完成的,蛋白质并没有直接参与。
3tmRNA tmRNA主要包括12个螺旋结构和4个“假结”结构，同时还包括一个可译框架序列的单链RNA结构。tmRNA中H1由5’端和3’端两个末端形成，与tRNA的氨基酸受体臂相似。H1和H2的5’部分之间有一个由10-13nt形成的环，类似tRNA中的二氢尿嘧啶环，称为“D”环。H3和H4，H6和H7，H8和H9，H10和H11之间分别形成Pk1，pK2，pK3，pK4。H4和H5之间则由一段包含编码标记肽ORF的单链RNA连接。H12由5个碱基对和7nt形成的环组成，类似tRNA中的TΨC 臂和TΨC环，称为“T”环。tmRNA结构按照功能进行划分可分为tRNA类似域（TLD）和mRNA类似域（MLD），TLD 主要包括H1,H2,H12,“D”环和“T”环，MDL则包括ORF和H5，这两部分分别具有类似tRNA和mRNA的功能。tmRNA是一类普遍存在于各种细菌及细胞器（如叶绿体，线粒体）中的稳定小分子RNA。它具有mRNA分子和tRNA分子的双重功能，它在一种特殊的翻译模式——反式翻译模式中发挥重要作用。同时，它与基因的表达调控以及细胞周期的调控等生命过程密切相关，是细菌体内蛋白质合成中起“质量控制”的重要分子之一。识别翻译或读码有误的核糖体，也识别那些延迟停转的核糖体，介导这些有问题的核糖体的崩解。
4核仁小RNA(snoRNA) 绝大多数snoRNA可归为两类boxC/D snoRNA和box H/ACA snoRNA，均具有保守的特征二级结构，boxC/D snoRNA类能形成“发夹-铰链-发夹-尾部”状二级结构。boxC/D snoRNA其分子两端的box C,boxD以及末端配对序列能形成保守的“茎-内环-茎”状二级结构，称为“K-turn”结构。大多数boxC/D snoRNA和box H/ACA snoRNA分别具有指导rRNA，snRNA或tRNA前体中特定核苷2’-O-核糖甲基化修饰与假尿嘧啶化修饰的功能；少部分snoRNA参与rRNA前体的加工剪切，与rRNA的正确折叠和组装相关。
5微RNA（microRNAs；miRNA，小分子RNA）它是一类长度为21~25 nt 的单链RNA分子片段，有一个很有趣的共同特点，就是它的序列存在于茎环结构中的茎上。这种茎环结构通常是由70 多个核苷酸组成的不完全的发夹结构，上面有一些凸起和环状结构。茎部形成双链RNA ，但不是严格互补，可存在错配和GU摆动配对。据其作用模式的不同可以分为三类：第一类如lin4，与mRNA不完全互补，当miRNA与靶mRNA不完全配对结合时，主要影响其翻译过程而对mRNA的稳定性无影响。第二类如miR39 和miR171，与其靶mRNA完全互补，当其与mRNA完全配对结合后，分裂切割靶mRNA。第三类作用模式如let7，当其与靶RNA完全互补配对时，直接靶向切割mRNA，而不完全互补配对时起调节基因表达的作用。
6小干扰RNA（Small interfering RNA；siRNA）siRNA是长度20到25个核苷酸的双股RNA，在生物学上有许多不同的用途。目前已知siRNA主要参与RNA干扰（RNAi）现象，以带有专一性的方式调节基因的表达。此外，也参与一些与RNAi相关的反应途径，例如抗病毒机制或是染色质结构的改变。其生理意义在于，生物的抗御机制，调控细胞分化与胚胎发育，维持基因组的稳定以及RNA 水平上的调控机制。
7snRNA（小核RNA）：它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spilceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。
另外，还有端体酶RNA(telomerase RNA)，它与染色体末端的复制有关；以及反义RNA(antisense RNA)，它参与基因表达的调控。还参与RNA剪接和RNA修饰。
8eRNA eRNA从内含子或DNA非编码区转录的RNA分子，精细调控基因的转录和翻译效率。
9SNP RNA 信号识别颗粒RNA，细胞质中与含信号肽mRNA识别，决定分泌的RNA功能分子，它是一种核糖核酸蛋白复合体。能够识别并结合刚从游离核糖体上合成出来的信号肽，暂时中止新生肽的合成，又能与其在内质网上的受体(即停靠蛋白质)结合而将新生肽转移入内质网腔，防止蛋白水解酶对其损害。
10gRNA又称引导RNA 真核生物中参与RNA编辑的具有与mRNA互补序列的RNA ,具有3'寡聚U的尾巴,中间有一段与被编辑mRNA精确互补的序列,5'端是一个锚定序列,它同非编辑的mRNA序列互补。在编辑时,形成一个编辑体(editosome),以gRNAs 内部的序列作为模板进行转录物的校正, 同时产生编辑的mRNA。gRNA3'端的oligo(U)尾可作为被添加的U的供体。
11piRNA piRNA主要存在于哺乳动物的生殖细胞和干细胞中，通过与Piwi亚家族蛋白结合形成piRNA复合物（piRC）来调控基因沉默途径。对Piwi亚家族蛋白的遗传分析以及piRNA积累的时间特性研究发现，piRC在配子发生过程中起着十分重要的作用。还能维持生殖系和干细胞功能和调节翻译和mRNA的稳定性。
12atRNA（反义RNA）是指与mRNA互补的RNA分子, 由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合, 即抑制了该mRNA的翻译。通过反义RNA控制mRNA的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，反义RNA也参与了λ和P22噬菌体的溶菌/溶源状态的控制。