微小RNA(microRNA)
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想像一間忙碌的廚房,滿是寫著菜譜的紙條(這些mRNA),每張都等著被做成一道菜(一種蛋白質)。現在再想像一位小小的檢查員,他能悄悄在某些紙條上蓋上暫緩的章——這道少做點,或者乾脆別做。微小RNA就是這樣的檢查員:一些微小的RNA分子,它們本身不編碼任何蛋白質,卻能調低別的基因造出多少蛋白質。
微小RNA非常短——只有約22個核苷酸。它靠鹼基配對工作:它序列的一部分與某條靶mRNA上的一段相匹配,通常匹配在那條mRNA的3'非翻譯尾區。它由一個蛋白質搭檔(Argonaute)帶著,藏在一個複合體裡;微小RNA把這個複合體引向任何序列與之相符的mRNA,複合體隨後要麼阻止這條信息被翻譯,要麼給它打上標記,讓它的多聚A尾被縮短、進而降解。由於配對只需要約六到八個鹼基的短種子區,一個微小RNA就能壓制幾十甚至上百條不同的mRNA,而一條mRNA也可被好幾個微小RNA同時盯上。
事實證明,微小RNA是基因調控中一個無處不在的層次。動物和植物都擁有數以百計的微小RNA,它們合起來微調了所有基因中相當大的一部分——塑造發育、維持細胞類型的穩定、並應對各種壓力。它們的發現始於1990年代微小的線蟲,又一次重擊了非編碼RNA是垃圾這個觀念:在所謂的噪聲裡竟藏著一整類有功能的RNA,重要到它們的失調會出現在癌症等多種疾病中。
已知的第一個微小RNA,線蟲秀麗隱桿蟲裡的lin-4,會與一個叫lin-14的基因的mRNA進行鹼基配對,在恰當的時刻把它的蛋白質壓低,從而控制這條蟲子發育的時序。世上並不存在lin-4蛋白質——起調控作用的就是這條RNA本身。
一條不編碼任何蛋白質的22鹼基RNA,能通過與mRNA配對來節制幾十個基因。
微小RNA通常是調低而非徹底沉默——它們把蛋白質水平一點點往下壓,扮演微調器和緩衝器的角色,而不是開關。這與小干擾RNA那種強烈、近乎徹底的沉默有著實實在在的區別。