非编码RNA的研究进展讲解课件

NoncodingRNA

的

研究进展报告

生科院彭瀚辉

2013.11.29NoncodingRNA

的

研NoncodingRNA.3.IntroductionClassificationResearchprogressofncRNA

TherelationshipwithmajordiseaseFutureNoncodingRNA.3.I

Introduction

IntroductionNoncodingRNA非编码RNA(ncRNA)存在于绝大多数生物体中，是一类不编码蛋白质的RNA分子，随着基因组测序等相关技术的进步与发展，越来越多的ncRNA及其生物学功能被揭示出来，ncRNA在发育、代谢和疾病等生命活动中都起着重要的作用。NoncodingRNA非编码RNA(ncRNA)在哺乳动物基因组中mRNA只占全部转录本的2％,其余98％为非编码RNA在哺乳动物基因组中mRNA只占全部转录本的2％,其余98％为

Classification

Classification以长度划分小于50nt:microRNA，siRNA，piRNA等。50—500nt:rRNA，tRNAsnRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA等。大于500nt:mRNA-likenoncodingRNA等。非编码RNA短链非编码RNA长链非编码RNA以长度划分小于50nt:microRNA，siRNA，pimicroRNA：微RNA，长度约22nt，与基因表达、细胞周期以及个体发育过程调控领域起着超乎预料的重要的作用。siRNA：内源性siRNA，最早被发现于果蝇，其长度为21bp，是一种与微RNA大小相似的双链RNA分子，它在RNA干扰(RNAi)途径中介导序列专一mRNA的降解。piRNA：piRNA的名称来自其与Piwi蛋白密切相关，长度是3个小RNA分子中最长的，约为24-31nt，具有抑制可移动的基因扩增和移位，及维持基因组稳定性方面等功能.短链非编码RNAmicroRNA：微RNA，长度约22nt，与基因表达、细胞长链非编码RNA（50—500nt）rRNA和tRNAsnRNA：小核RNA(smallnuclearRNA)，它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spliceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。snoRNA：核仁小分子RNA，参与rRNA的加工，并指导rRNA上特异位点的甲基化或假尿嘧啶化。SLRNA：反式剪切引导RNA（trans-splicingleaderRNA），反式剪切是真核生物mRNA成熟的过程之一。反式剪切过程包括剪切引导SLRNA以及mRNA的转录和连接过程。

SRPRNA：信号识别颗粒(signalrecognitionparticle

SRP)RNA，是SRP的组成部分，与细胞内蛋白质的运转有关。长链非编码RNA（50—500nt）rRNA和tRNA长链非编码RNA（大于500nt）mRNA-likenoncodingRNA：类mRNARNA，是一类3′端有PolyA，无典型ORF，不编码蛋白质的RNA分子，与细胞的生长和分化、胚胎的发育、肿瘤的形成和抑制密切相关的调节子。长链非编码RNA（大于500nt）mRNA-likenon非编码RNA的研究进展讲解课件ResearchprogressofNcRNAResearchprogressofNcRNAncRNA的研究技术进展ncRNA研究工作大规模的鉴定新的非编码RNA通过各种新方法研究非编码RNA的功能理论预测实验发现借助计算机，从已有的非编码RNA中提取特征信息，然后以特征信息做全基因组搜索简便快捷以理论预测为目标进行大量的相关实验以发现全新的ncRNA相辅相成准确可靠构建非编码RNA的cDNA文库构建高密度的覆盖全基因组的芯片RNomics基因芯片简单快捷，工作量小，可以检测到大量低丰度的非编码RNA对仪器要求较高，成本也很高操作简单，成本很低不能准确的确定转录起始终止位点，也很难区分剪切加工产物ncRNA的研究技术进展ncRNA研究工作大规模的鉴定新的非

Rnomics罗氏454基因组测序仪Solexa高通量测序仪RNomics的核心在于构建非编码RNA的cDNA文库，可以直接测序，这种方法简单快捷，工作量小，可以检测到大量低丰度的非编码RNA，但是对仪器要求较高，成本也很高，目前使用的测序仪主要有454和solexa两种。

而传统的克隆测序，工作量很大，且对低丰度的非编码RNA检测效率较差，但是这种方法操作流程比较简单，且对仪器设备要求不高，成本相对较低，因此现在仍被广泛使用。

目前Ambion公司、Invitrogen公司以及Qiagen公司都推出了可以用来构建非编码RNA

cDNA文库的试剂盒。随着技术的改进和成本的降低，这种直接测序的方法将成为主流。

Rnomics罗氏454基因组测全基因组tiling芯片技术2000年以后发展起来的广泛使用的非编码RNA检测技术，这种技术的核心在于构建高密度的覆盖全基因组的芯片，这种技术的优点在于不用构建cDNA文库，更不用做克隆，只要有分离纯化的非编码RNA就可以检测，操作简单，成本很低，可以检测到大量低丰度的非编码RNA。缺点在于不能准确的确定非编码RNA的转录起始终止位点，也很难区分剪切加工产物。目前生产这种芯片的主要有affymetrix公司和agilent公司烟草全基因组芯片全基因组tiling芯片技术2000年以后发展起来的广泛使用非编码RNA的功能研究现状非编码RNA的功能研究目前主要集中在microRNA和siRNA，主要原因在于这两种小RNA的功能作用方式，都是通过同目标基因进行碱基配对，寻找这些小RNA的靶点相对来讲比较容易。而对于长的非编码RNA来讲，它们往往要形成复杂的二级甚至是三级结构，预测其靶点比较困难。随着研究的深入，也有为数众多的长的非编码RNA的功能被鉴定出来，例如Xist和Khps1就属于长的带polyA尾巴的非编码RNA。非编码RNA的功能研究现状非编码RNA的功能研究目前主要集中

Therelationshipwithmajordisease

Therelationshipwithmajor神经系统疾病ncRNA与神经系统的功能和调控有关，其异常表达会影响功能蛋白质的翻译，miRNA失调可直接与神经变性疾病的发病机制相关，有作为疾病生物标记的潜在作用。

有学者对一些精神分裂症患者进行染色体构型分析，结果表明DISC1基因的异常与精神分裂症密切相关。染色体移位中破坏了DISC1和DISC2基因，这可能是诱发精神分裂症的潜在机制之一。神经系统疾病ncRNA与神经系统的功能和调控有关，神经系统疾病忧郁症多动症精神分裂症自闭症神经系统疾病忧郁症多动症精神分裂症自闭症癌症miRNA与食管癌、胃癌、结肠癌、直肠癌和肝细胞癌紧密相关。ncRNA与肺癌、卵巢癌、霍金森淋巴瘤、B细胞型淋巴瘤、乳头甲状腺瘤、恶性胶质瘤、睾丸生殖细胞瘤、前列腺癌和膀胱癌也有关。miRNA可通过调控其靶基因参与的信号通路来影响肿瘤的发生和发展，有类似于癌基因或抑癌基因的作用。癌症miRNA与食管癌、胃癌、结肠癌、直肠癌和ncRNA与其它疾病miRNA在白血病愈后及治疗中具有潜在的作用。Schwind等对187例60岁以下CN—AML患者进行研究，发现单一的miRNA与CN—AML患者的临床愈后相关。

此外，miRNA还与心血管疾病、自体免疫病、内分泌代谢病、病毒感染性疾病、皮肤病、眼部疾病、高血压病和淋巴增殖性疾病等相关，且miRNA有能够成为心血管疾病和新陈代谢疾病的潜在标靶。miRNA也与牛皮癣的易感性有关。ncRNA与其它疾病miRNA在白血病愈后及治疗中具

Future

Future大量研究数据表明，高等生物多达一半以上的DNA转录为RNA，其中绝大多数为ncRNA。甚至，有的科学家预言ncRNA在生物发育的过程中，有着不亚于蛋白质的重要作用。但是，今天对整个ncRNA的世界却了解甚少，目前的主要任务是发现更多的ncRNA及其生物功能。

毫无疑问，要了解ncRNA的生物功能，也就是要弄清每个细胞类型在特定的时间内所有蛋白和所有ncRNAs的功能以及它们之间、它们和DNA之间的相互作用。这一研究的道路还很长，远比基因组计划更为艰巨。因此，彻底弄清ncRNA的调控网络，可能是揭示生命奥秘的历史性突破。大量研究数据表明，高等生物多达一半以上的DNA转录为

谢谢大家！谢谢大家！NoncodingRNA

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2013.11.29NoncodingRNA

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研NoncodingRNA.3.IntroductionClassificationResearchprogressofncRNA

TherelationshipwithmajordiseaseFutureNoncodingRNA.3.I

Introduction

IntroductionNoncodingRNA非编码RNA(ncRNA)存在于绝大多数生物体中，是一类不编码蛋白质的RNA分子，随着基因组测序等相关技术的进步与发展，越来越多的ncRNA及其生物学功能被揭示出来，ncRNA在发育、代谢和疾病等生命活动中都起着重要的作用。NoncodingRNA非编码RNA(ncRNA)在哺乳动物基因组中mRNA只占全部转录本的2％,其余98％为非编码RNA在哺乳动物基因组中mRNA只占全部转录本的2％,其余98％为

Classification

Classification以长度划分小于50nt:microRNA，siRNA，piRNA等。50—500nt:rRNA，tRNAsnRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA等。大于500nt:mRNA-likenoncodingRNA等。非编码RNA短链非编码RNA长链非编码RNA以长度划分小于50nt:microRNA，siRNA，pimicroRNA：微RNA，长度约22nt，与基因表达、细胞周期以及个体发育过程调控领域起着超乎预料的重要的作用。siRNA：内源性siRNA，最早被发现于果蝇，其长度为21bp，是一种与微RNA大小相似的双链RNA分子，它在RNA干扰(RNAi)途径中介导序列专一mRNA的降解。piRNA：piRNA的名称来自其与Piwi蛋白密切相关，长度是3个小RNA分子中最长的，约为24-31nt，具有抑制可移动的基因扩增和移位，及维持基因组稳定性方面等功能.短链非编码RNAmicroRNA：微RNA，长度约22nt，与基因表达、细胞长链非编码RNA（50—500nt）rRNA和tRNAsnRNA：小核RNA(smallnuclearRNA)，它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spliceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。snoRNA：核仁小分子RNA，参与rRNA的加工，并指导rRNA上特异位点的甲基化或假尿嘧啶化。SLRNA：反式剪切引导RNA（trans-splicingleaderRNA），反式剪切是真核生物mRNA成熟的过程之一。反式剪切过程包括剪切引导SLRNA以及mRNA的转录和连接过程。

SRPRNA：信号识别颗粒(signalrecognitionparticle

SRP)RNA，是SRP的组成部分，与细胞内蛋白质的运转有关。长链非编码RNA（50—500nt）rRNA和tRNA长链非编码RNA（大于500nt）mRNA-likenoncodingRNA：类mRNARNA，是一类3′端有PolyA，无典型ORF，不编码蛋白质的RNA分子，与细胞的生长和分化、胚胎的发育、肿瘤的形成和抑制密切相关的调节子。长链非编码RNA（大于500nt）mRNA-likenon非编码RNA的研究进展讲解课件ResearchprogressofNcRNAResearchprogressofNcRNAncRNA的研究技术进展ncRNA研究工作大规模的鉴定新的非编码RNA通过各种新方法研究非编码RNA的功能理论预测实验发现借助计算机，从已有的非编码RNA中提取特征信息，然后以特征信息做全基因组搜索简便快捷以理论预测为目标进行大量的相关实验以发现全新的ncRNA相辅相成准确可靠构建非编码RNA的cDNA文库构建高密度的覆盖全基因组的芯片RNomics基因芯片简单快捷，工作量小，可以检测到大量低丰度的非编码RNA对仪器要求较高，成本也很高操作简单，成本很低不能准确的确定转录起始终止位点，也很难区分剪切加工产物ncRNA的研究技术进展ncRNA研究工作大规模的鉴定新的非

Rnomics罗氏454基因组测序仪Solexa高通量测序仪RNomics的核心在于构建非编码RNA的cDNA文库，可以直接测序，这种方法简单快捷，工作量小，可以检测到大量低丰度的非编码RNA，但是对仪器要求较高，成本也很高，目前使用的测序仪主要有454和solexa两种。

而传统的克隆测序，工作量很大，且对低丰度的非编码RNA检测效率较差，但是这种方法操作流程比较简单，且对仪器设备要求不高，成本相对较低，因此现在仍被广泛使用。

目前Ambion公司、Invitrogen公司以及Qiagen公司都推出了可以用来构建非编码RNA

cDNA文库的试剂盒。随着技术的改进和成本的降低，这种直接测序的方法将成为主流。

Rnomics罗氏454基因组测全基因组tiling芯片技术2000年以后发展起来的广泛使用的非编码RNA检测技术，这种技术的核心在于构建高密度的覆盖全基因组的芯片，这种技术的优点在于不用构建cDNA文库，更不用做克隆，只要有分离纯化的非编码RNA就可以检测，操作简单，成本很低，可以检测到大量低丰度的非编码RNA。缺点在于不能准确的确定非编码RNA的转录起始终止位点，也很难区分剪切加工产物。目前生产这种芯片的主要有affymetrix公司和agilent公司烟草全基因组芯片全基因组tiling芯片技术2000年以后发展起来的广泛使用非编码RNA的功能研究现状非编码RNA的功能研究目前主要集中在microRNA和siRNA，主要原因在于这两种小RNA的功能作用方式，都是通过同目标基因进行碱基配对，寻找这些小RNA的靶点相对来讲比较容易。而对于长的非编码RNA来讲，它们往往要形成复杂的二级甚至是三级结构，预测其靶点比较困难。随着研究的深入，也有为数众多的长的非编码RNA的功能被鉴定出来，例如Xist和Khps1就属于长的带polyA尾巴的非编码RNA。非编码RNA的功能研究现状非编码RNA的功能研究目前主要集中

Therelationshipwithmajordisease

Therelationshipwithmajor神经系统疾病ncRNA与神经系统的功能和调控有关，其异常表达会影响功能蛋白质的翻译，miRNA失调可直接与神经变性疾病的发病机制相关，有作为疾病生物标记的潜在作用。

有学者对一些精神分裂症患者进行染色体构型分析，结果表明DISC1基因的异常与精神分裂症密切相关。染色体移位中破坏了DISC1和DISC2基因，这可能是诱发精神分裂症的潜在机制之一。神经系统疾病ncRNA与神经系统的功能和调控有关，神经系统疾病忧郁症多动症精神分裂症自闭症神经系统疾病忧郁症多动