RNA大家族：与人类健康息息相关

2025-01-22 00:00:00晓阳

科学24小时 2025年1期

近年来，核糖核酸（RNA）研究领域捷报频传，多位杰出科学家因其在RNA领域的突破性贡献荣获诺贝尔奖，这充分彰显了RNA在生命研究中的重要地位。2024年，专注于微小RNA研究的科学家摘得桂冠；2023年，信使RNA疫苗领域的探索者获得认可；2006年，研究RNA干扰现象的先驱亦被授予殊荣。RNA是生物体内不可或缺的生物大分子。RNA大家族成员众多，根据功能与结构的差异，可细分为十大类，每一类都在生命活动中发挥着独特而关键的作用。

1．mRNA

mRNA，即信使RNA（messengerRNA），源自DNA双螺旋结构中的一条链，通过转录过程精确复制出遗传信息的副本。它们携带遗传信息，并能指导蛋白质合成。作为基因表达机制中的核心中间环节，mRNA的表达水平如同一面镜子，直接映射出基因的活跃状态。科学家通过研究mRNA的表达模式，能够深入探索基因表达调控的复杂机制。尤为引人注目的是，mRNA的异常表达与众多疾病的发生、发展紧密相连，相关研究为遗传病的治疗和癌症的攻克提供了创新性的思路和方法。

2．tRNA

tRNA，即转运RNA（transferRNA），它们在蛋白质合成过程中发挥着至关重要的作用，是连接遗传信息和蛋白质合成的桥梁。tRNA不仅负责携带并精确转运氨基酸至核糖体内，还在mRNA的精确指导下，将这些氨基酸逐一串联成复杂的蛋白质链。这一过程是生物体构建与维持其生命活动所必需蛋白质的基础。近年来的研究发现，tRNA可以被切割加工，产生多种tDRs分子（即源于tRNA的小RNA分子），这些tDRs分子在生物体内具有特定的生物学功能，如调控基因表达、参与免疫反应等。

3．rRNA

rRNA，即核糖体RNA（ribosomalRNA），是蛋白质合成舞台上的重要催化剂与结构基石。它们是细胞内含量最高的RNA，占细胞RNA总量的80%～85%。rRNA与蛋白质紧密协作，共同构建了核糖体——核糖体正是蛋白质诞生的摇篮。

4．miRNA

miRNA，即微小RNA，在真核生物中发挥着重要的调控作用。它们是一类小分子非编码RNA，不直接编码蛋白质，却可以结合到mRNA上，通过降解mRNA或抑制翻译来调控基因表达。引人注目的是，miRNA的异常表达已被广泛关联于多种严重疾病，如癌症的侵袭与转移、心血管疾病的病理过程，以及神经退行性疾病的进展等。

5．lncRNA

lncRNA，即长链非编码RNA（longnon-codingRNA），由200个以上核苷酸组成。它们不直接编码蛋白质，但在生物体内发挥着重要的调控作用。它们可以通过与DNA、RNA和蛋白质相互作用，影响基因的转录过程。随着研究的不断深入，人们逐渐认识到lncRNA在生物体内的重要性和复杂性。它们不仅在精细调控基因表达、重塑染色质结构方面展现出卓越的能力，还广泛参与细胞分化、发育调控、干细胞命运决定，以及胚胎发育等生命过程的关键环节。

6．snoRNA

snoRNA，即核仁小RNA（smallnucleolarRNA），广泛存在于真核生物细胞的核仁中。它们是一类小分子非编码RNA，主要由60～300个核苷酸组成。它们能够与蛋白质结合形成复合物，在rRNA的加工和修饰中发挥重要作用，这些修饰对核糖体的组装和功能至关重要。snoRNA的异常表达与多种疾病有关，尤其是与癌症的发生和发展密切相关。

7．siRNA

siRNA，即小干扰RNA（smallinterferingRNA），是一种在生物学上具有广泛应用潜力的双链RNA分子。它们比较小，通常由20～25个核苷酸组成。在生物学领域，siRNA在RNA干扰现象中发挥着关键作用，通过特异性地调节基因表达来影响生物体的各种功能。siRNA能特异性地抑制疾病相关基因的表达，为治疗包括病毒感染、癌症在内的多种疾病提供了新途径。siRNA还可调节农作物特定基因的表达水平，有效提升农作物的抗逆性（抵御不良环境的特性）、产量和品质等关键性状。

8．piRNA

piRNA，即piwi相互作用RNA（piwi-interactingRNA），是一类小分子非编码RNA，由24～33个核苷酸组成。这类RNA主要通过与Piwi蛋白家族成员的紧密合作来发挥其生物学功能，对于维护生殖细胞基因组的稳定与完整至关重要。更引人关注的是，piRNA与多种癌症的发展过程紧密相连，在诸如精原细胞瘤、胃癌、乳腺癌、胰腺癌及肝癌等恶性肿瘤中，它们可能扮演致癌驱动者或抑癌保护者的双重角色，具体作用机制复杂而多样。

9．circRNA

circRNA，即环状RNA（circularRNA），是一类特殊的非编码RNA分子。这类RNA以其独特的闭合环状结构著称，这一结构不仅赋予了它们对核酸外切酶的强抵抗力，还确保了它们在细胞内的稳定表达，难以被降解。鉴于circRNA的高稳定性与强特异性，它们在医药研发领域展现出了巨大的应用潜力。例如，研究人员可以利用circRNA的这些优势，设计出能够精确靶向输送药物的纳米粒子，实现药物的定向释放与高效治疗。

10．snRNA

snRNA，即核内小RNA（smallnuclearRNA），只存在于细胞核中。它们通常不是单独存在的，而是与蛋白质结合成复合物，即核内小核糖核蛋白颗粒。尽管snRNA不直接涉足蛋白质的合成过程，但它们在RNA的精细加工中扮演着不可或缺的角色。尤为关键的是，snRNA深度参与了mRNA前体的剪接环节，这一过程如同精细的剪裁，将mRNA前体加工成功能完备的成熟mRNA。