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有没有“垃圾DNA”?

2021-07-30 11:05:11 545 字数:985字

  长期以来,人们认为基因是决定生物体性状的基本原因,也就是说,那些编码蛋白质的DNA序列决定了生物体的表现型。可是,当人类基因组工作框架图问世后,出乎人们的预料,人类基因组中的DNA只有5%左右是负责编码蛋白质的序列,而高达95%的DNA与蛋白质的合成无直接关系,它们不属于编码蛋白质的序列,于是有人认为,在基因组中存在着大量的“垃圾DNA”。

  事实果真如此吗?2003年,美国启动了“DNA元件百科全书”计划,这项计划期望一网打尽基因组中所有的功能元件。人们惊喜地发现,基因组中超过90%的DNA都会被转录,其中除了不到2%的基因被转录为信使RNA(mRNA),并进一步翻译成蛋白质外,也就是人们曾经认为的“有用DNA”,其余大部分都转录成为大小不同、功能各异的非编码RNA(ncRNA),即一大类不编码蛋白质的RNA。但是,千万别小看这些ncRNA的作用。长链非编码RNA(lncRNA)在真核生物体内担负着调控蛋白质编码基因的表达的重任;微RNA(miRNA)则参与转录后基因的表达调控;小分子干扰RNA(siRNA)除基因表达调控外,也参与了病毒防卫过程;piwi蛋白互作RNA(piRNA)在大部分动物体内参与转座子控制、染色体状态和发育调控。这些数量庞大、定位独特、机制多样的ncRNA构成了一座巨大、高效的基因调控网络,精确决定了在一定时空条件下基因组的活动,使机体得以完成复杂的发育过程。非编码RNA一旦出现功能异常,就会引发疾病。所以,“垃圾DNA”这一称呼,正随着人类对基因组认识的深入而退出历史舞台。

  【知识点】非编码RNA(ncRNA)

  ncRNA是指不编码蛋白质的一大类RNA,不同于人们认识相对较早、负责编码蛋白质的mRNA。近年来,ncRNA的作用和重要性才被人们逐步发现。按照分子大小,ncRNA可分为小、中、大3类。目前研究较多的是50~200核苷酸的中等ncRNA,它们参与基本的生命活动,广泛地表达于各种组织中。而长度在50核苷酸以下的小分子ncRNA,对转录或转录后沉默基因的表达起着调节作用,miRNA、siRNA、piRNA均属于这一类。长度在200核苷酸以上的lncRNA参与蛋白质编码基因表达的表遗传学调控,目前对这一类RNA的认识尚属初步,关于lncRNA的研究可望成为RNA组学研究领域里最具吸引力的方向之一。

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