微小 RNA /小分子 RNA

微小 RNA /小分子 RNA (Micro RNA )
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理林如愔

微小 RNA (microRNA, miRNA) 是動植物細胞中的小分子 RNA ，其長度約 21 到 23 個核苷酸，這些 RNA 由核中的染色體 DNA 轉錄出來，但無法進一步轉譯成蛋白質，屬非編碼 RNA 分子 (non-coding RNA molecule)，其功能在抑制特定基因的轉錄與轉錄後之表現。

細胞核內的染色體DNA如同寫滿遺傳信息的藍圖，在適當的時候，藍圖會被「複印」成信使 RNA (mRNA) 上的編碼，這過程即是學術上所說的轉錄 (transcription)。信使 RNA 再去指導蛋白質的合成，此過程稱為轉譯 (translation)。微小 RNA 就像殺手，可非常明確地尋找與自己的鹼基編碼能配對結合的目標 mRNA，只要結合上，便能啟動細胞中的降解機制將此目標 mRNA「終結」，使其無法繼續執行其原有的轉譯蛋白質功能。在分子生物學上，這個過程稱為基因靜默 (gene silencing )。

估計人類的基因組中，有 1000 種以上的微小 RNA，它們存在於多種細胞中，且數量豐富，能與近 60% 的哺乳類基因配對。研究發現，真核生物的微小 RNA 具有高度保留性，序列的相似度高，表示這些微小 RNA 是真核生物演化上的共同特徵，同時對真核細胞的基本生理機能是絕對重要的。

儘管動植物都有微小 RNA 系統，研究人員發現其中的細節仍有些差異，例如，植物的微小 RNA 通常與標的 mRNA 之鹼基有接近完美的配對，而動物的微小 RNA 是部分配對即可，在 5’ 端的 6~8 個核苷酸被認為是主要辨識目標的專一性區域。植物的微小 RNA 可以結合在 mRNA 的編碼區 (coding regions)和非編碼區 (untranslated regions)，但動物的微小 RNA 通常結合在 mRNA 的 3’ 端尾部－不會轉譯的區域 (3’-untranslated region, 3’-UTR)。此外，微小RNA如何影響基因表現的方式也不盡相同。微小 RNA 在細胞質中會與多種蛋白結合成「RISC 複合體 (RNA-induced silencing complex)」，這些蛋白具有內切酶 (endonuclease) 功能，可在目標mRNA的特定位置切上一刀，因為受傷的 mRNA 在細胞質中缺乏保護，所以很快地就會被細胞分解掉。有些 RISC 複合體並不會傷害目標 mRNA，而是藉由結合而抑制信使 RNA 的轉譯作用，也同樣地有抑制基因表現的效果。由於這些差異，有些科學家認為植物與動物的微小 RNA 系統可能各有演化起源。

1990 年代，微小 RNA 第一次登上檯面，當時還不是很了解它所扮演的角色；到了 2000 年之後，科學界才有共識其為基因調控的重要機制之一。更有趣的是，微小 RNA 與信使 RNA 的關係並非單純的一對一，而是多對多的複雜網絡。微小 RNA 的抑制調控包含促使信使 RNA 的降解 (transcript degradation)、螯合 (sequestering) 和抑制轉譯 (translational suppression) 等。越來越多的研究發現，微小 RNA 不只有抑制基因的表現而已，還有更多的調控機制，包括正向/增強調控 (positive regulation)，可活化基因的轉錄或轉譯 (transcriptional and translational activation)。不僅如此，數據指出微小 RNA 的表現量異常與多種疾病相關，如肥胖、癌症、心臟疾病與神經系統病變，如能釐清微小 RNA 在疾病中扮演的角色，未來應用微小 RNA 做臨床治療是指日可待。

參考資料

1. 大米的逆襲：微小 RNA 操縱了我們的身體嗎？ http://pansci.tw/archives/8233
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