Eine Nichtcodier-RNS (ncRNA) ist ein funktionelles RNS-Molekül, das in ein Protein nicht übersetzt wird. Weniger verwendete Synonyme sind RNS "nicht Protein, das" (npcRNA), Nichtbote-RNS (nmRNA) und funktionelle RNS (fRNA) codiert. Der Begriff kleine RNS (sRNA) wird häufig für kurzen bakteriellen ncRNAs gebraucht. Die DNA-Folge, von der eine Nichtcodier-RNS abgeschrieben wird, wird häufig ein RNS-Gen genannt.

Nichtcodierende RNS-Gene schließen hoch reichlichen und funktionell wichtigen RNAs wie Übertragungs-RNS (tRNA) und ribosomal RNS (rRNA), sowie RNAs wie snoRNAs, microRNAs, siRNAs und piRNAs und die langen ncRNAs ein, die Beispiele wie Xist und HOTAIR einschließen (sieh hier für eine mehr ganze Liste von ncRNAs). Die Zahl von innerhalb des menschlichen Erbgutes verschlüsseltem ncRNAs ist jedoch unbekannt neuer transcriptomic und Bioinformatic-Studien deuten die Existenz von Tausenden von ncRNAs an. Seitdem viele der kürzlich identifizierten ncRNAs für ihre Funktion nicht gültig gemacht worden sind, ist es möglich, dass viele nichtfunktionell sind.

Geschichte und Entdeckung

Nukleinsäuren wurden zuerst 1868 von Friedrich Miescher entdeckt, und vor 1939 war RNS in die Protein-Synthese hineingezogen worden. Zwei Jahrzehnte später hat Francis Crick einen funktionellen RNS-Bestandteil vorausgesagt, der Übersetzung vermittelt hat; er hat geschlossen, dass RNS dem Grundpaar mit einer mRNA Abschrift besser angepasst wird als ein reiner polypeptide.

Die erste zu charakterisierende Nichtcodier-RNS war ein alanine tRNA gefunden in der Hefe des Bäckers, seine Struktur wurde 1965 veröffentlicht. Einen gereinigten alanine tRNA Probe, Robert W. Holley zu erzeugen u. a. verwendete 140 Kg der Hefe des kommerziellen Bäckers, um gerade 1g gereinigten tRNA für die Analyse zu geben. Die 80 nucleotide tRNA waren sequenced, indem sie zuerst mit Bauchspeicheldrüsenribonuclease verdaut worden ist (Bruchstücke erzeugend, die in Cytosine oder Uridine enden) und dann mit takadiastase ribonuclease Tl (Bruchstücke erzeugend, die mit Guanosine fertig gewesen sind). Chromatographie und Identifizierung der 5' und 3' Enden haben dann geholfen, die Bruchstücke einzuordnen, um die RNS-Folge zu gründen. Der drei für diesen tRNA ursprünglich vorgeschlagenen Strukturen wurde die 'Kleeblatt'-Struktur in mehreren im Anschluss an Veröffentlichungen unabhängig vorgeschlagen. Die sekundäre Kleeblattstruktur wurde im Anschluss an die Röntgenstrahl-Kristallographie-Analyse beendet, die von zwei unabhängigen Forschungsgruppen 1974 durchgeführt ist.

Ribosomal RNS war daneben, entdeckt, von URNA am Anfang der 1980er Jahre gefolgt werden. Seitdem hat die Entdeckung des neuen Nichtcodierens RNAs mit snoRNAs, Xist, CRISPR und noch viele weitergegangen. Neue bemerkenswerte Hinzufügungen schließen riboswitches und miRNA ein, die Entdeckung des RNAi mit den Letzteren vereinigten Mechanismus hat Craig C. Mello und Andrew Fire der 2006-Nobelpreis in der Physiologie oder Medizin verdient.

Biologische Rollen von ncRNA

Das Nichtcodieren gehören RNAs mehreren Gruppen und werden an vielen zellularen beteiligt

Prozesse. Diese erstrecken sich von ncRNAs der Hauptwichtigkeit, die sind

erhalten über ganz oder der grösste Teil des Zelllebens durch zu mehr vergänglichem

ncRNAs, der zu ein oder einige nah zusammenhängende Arten spezifisch ist. Mehr

wie man

denkt, sind erhaltene ncRNAs molekulare Fossilien oder Reliquien von

LUCA und die RNS-Welt.

ncRNAs in der Übersetzung

Viele der erhaltenen, wesentlichen und reichlichen ncRNAs werden an der Übersetzung beteiligt. Ribonucleoprotein (RNP), den Partikeln ribosomes genannt haben, sind die 'Fabriken', wo Übersetzung in der Zelle stattfindet. Der ribosome besteht aus mehr als 60 % ribosomal RNS, diese werden aus 3 ncRNAs in prokaryotes und 4 ncRNAs in eukaryotes zusammengesetzt. Ribosomal RNAs katalysieren die Übersetzung von nucleotide Folgen zum Protein. Ein anderer Satz von ncRNAs, Übertragung RNAs, bildet ein 'Adapter-Molekül' zwischen mRNA und Protein. Der H/ACA Kasten und C/D Kasten snoRNAs sind in archaea gefundener ncRNAs, und eukaryotes RNase wird MRP auf eukaryotes eingeschränkt, beide Gruppen von ncRNA werden an der Reifung von rRNA beteiligt. Die snoRNAs führen covalent Modifizierungen von rRNA, tRNA, und snRNAs RNase zerspaltet MRP die innere abgeschriebene Distanzscheibe 1 zwischen 18 und 5.8S rRNAs. Der allgegenwärtige ncRNA, RNase P, ist ein Entwicklungsverwandter von RNase MRP. RNase P wird tRNA Folgen durch das Erzeugen reifer 5 '-Enden von tRNAs durch das Kleben der 5 '-Führer-Elemente des Vorgängers-tRNAs reif. Ein anderer allgegenwärtiger RNP genannt SRP erkennt an und transportiert spezifische werdende Proteine zum endoplasmic reticulum in eukaryotes und der Plasmamembran in prokaryotes. In der Bakterienübertragungsbote-RNS ist (tmRNA) ein RNP, der am Retten von eingestelltem ribosomes, dem Markieren unvollständigen polypeptides und der Förderung der Degradierung von abweichendem mRNA beteiligt ist.

ncRNAs im RNS-Verstärken

In eukaryotes führt der spliceosome die Verstärken-Reaktionen wesentlicher durch

um intron Folgen zu entfernen, ist dieser Prozess für die Bildung von reifem mRNA erforderlich.

Der spliceosome ist ein anderer RNP häufig auch bekannt als der snRNP oder tri-snRNP.

Es gibt zwei verschiedene Formen des spliceosome, die größeren und geringen Formen.

Die ncRNA Bestandteile des größeren spliceosome sind U1, U2,

U4, U5 und U6.

Die ncRNA Bestandteile des geringen spliceosome sind U11, U12,

U5, U4atac und

U6atac.

Eine andere Gruppe von introns kann ihre eigene Eliminierung aus Gastgeber-Abschriften katalysieren, diese werden genannt, RNAs selbstspleißend.

Es gibt zwei Hauptgruppen, RNAs selbstzuspleißen, das ist die Gruppe I katalytische intron und

Gruppe II katalytische intron. Diese ncRNAs katalysieren ihre eigene Ausschneidung von mRNA, tRNA und rRNA Vorgängern in einer breiten Reihe von Organismen.

In Säugetieren ist es gefunden worden, dass snoRNAs auch das alternative Verstärken von regeln kann

mRNA, zum Beispiel snoRNA HBII-52 regelt das Verstärken von

Serotonin-Empfänger 2C.

In Fadenwürmern scheint SmY ncRNA, am MRNA-Trans-Verstärken beteiligt zu werden.

ncRNAs in der Genregulierung

Der Ausdruck von vielen tausend von Genen wird durch ncRNAs geregelt.

Diese Regulierung kann in trans oder in cis vorkommen.

unterhandelnder ncRNAs

In höher eukaryotes regeln microRNAs Genausdruck. Ein einzelner miRNA

kann die Ausdruck-Niveaus von Hunderten von Genen reduzieren. Der Mechanismus durch der reife miRNA Moleküle

Tat ist durch den teilweisen, der zu einer oder mehr Bote-RNS (mRNA) Moleküle allgemein in ergänzend

ist

3' UTRs. Die Hauptfunktion von miRNAs ist zu unten - regeln

Genausdruck.

Wie man

auch gezeigt hat, hat der ncRNA RNase P Genausdruck beeinflusst.

Im menschlichen Kern RNase ist P für den erforderlich

die normale und effiziente Abschrift von verschiedenem ncRNAs durch abgeschrieben

RNS polymerase III. Diese schließen tRNA, 5S rRNA, ein

SRP RNS und U6 snRNA

Gene. RNase P übt seine Rolle in der Abschrift durch die Vereinigung mit aus

Pol III und chromatin von aktivem tRNA und 5S rRNA Gene.

Es ist gezeigt worden, dass 7SK RNS, ein metazoan ncRNA, als ein negativer Gangregler des handelt

RNS polymerase II Verlängerungsfaktor P-TEFb, und dass diese Tätigkeit ist

unter Einfluss Betonungsansprechpfade.

Der bakterielle ncRNA, 6S RNS, verkehrt spezifisch mit der RNS polymerase holoenzyme

den sigma70 Genauigkeitsfaktor enthaltend. Diese Wechselwirkung unterdrückt

Ausdruck von einem sigma70-abhängigen Befürworter während der stationären Phase.

Ein anderer bakterieller ncRNA, RNS von OxyS unterdrückt Übersetzung durch die Schwergängigkeit, um Folgen Zu polieren-Dalgarno, die dadurch ribosome Schwergängigkeit verschließen. RNS von OxyS wird als Antwort auf Oxidative-Betonung in Escherichia coli veranlasst.

Die B2 RNS ist eine kleine Nichtcodier-RNS polymerase III Abschrift, die mRNA Abschrift als Antwort auf Hitzestoß in der Maus unterdrückt

Zellen. B2 RNS hemmt Abschrift durch die Schwergängigkeit, um Pol II zu entkernen. Durch diese Wechselwirkung versammelt sich B2 RNS in die Voreinleitung

Komplexe am Befürworter und der Block-RNS-Synthese.

Eine neue Studie hat dass gerade die Tat der Abschrift von ncRNA gezeigt

Folge kann einen Einfluss auf den Genausdruck haben. RNS polymerase II

die Abschrift von ncRNAs ist für chromatin erforderlich, der umbaut

in Schizosaccharomyces pombe. Chromatin ist progressiv

umgewandelt zu einer offenen Konfiguration, weil mehrere Arten von ncRNAs sind

abgeschrieben.

cis-stellvertretender ncRNAs

Mehrere ncRNAs werden in den 5' UTRs von Protein-Codiergenen eingebettet

und beeinflussen Sie ihren Ausdruck auf verschiedene Weisen. Für

Beispiel, ein riboswitch kann direkt

binden Sie ein kleines Zielmolekül, die Schwergängigkeit des Ziels betrifft

die Tätigkeit des Gens.

RNS-Führer-Folgen werden stromaufwärts des ersten Gens in gefunden

Aminosäure biosynthetic operons. Diese RNS-Elemente bilden eine von zwei möglichen Strukturen in Gebieten, die verschlüsseln

sehr kurze peptide Folgen, die am Endprodukt amino reich

sind

Säure des operon. Eine terminator Struktur formt sich, wenn es einen gibt

Übermaß an der Durchführungsaminosäure und ribosome Bewegung über den

Führer-Abschrift wird nicht behindert. Wenn es einen gibt

Mangel am beladenen tRNA der Durchführungsaminosäure der

ribosome das Übersetzen des Führers peptide bleibt stecken und der antiterminator

Struktur-Formen. Das erlaubt RNS polymerase, den abzuschreiben

operon. Bekannte RNS-Führer sind Führer von Histidine operon,

Führer von Leucine operon, Führer von Threonine operon und der

Führer von Tryptophan operon.

Eisenansprechelemente (IRE) werden durch Eisenansprechproteine (IRP) gebunden.

Der ZORN wird in UTRs (Unübersetzte Gebiete) von verschiedenem mRNAs gefunden, dessen Produkte am Eisenmetabolismus beteiligt werden.

Wenn Eisenkonzentration niedrig ist, binden IRPs den ferritin mRNA ZORN, der zu Übersetzungsverdrängung führt.

Innere ribosome Zugang-Seiten (IRES) sind eine RNS-Struktur, die Übersetzung berücksichtigen

Einleitung in der Mitte einer mRNA Folge als ein Teil des Prozesses der Protein-Synthese.

ncRNAs und Genom-Verteidigung

Das Piwi-Aufeinander-Wirken RNAs (piRNAs) ausgedrückt in

Säugetierhoden und somatische Zellen, sie bilden RNS-Protein

Komplexe mit Proteinen von Piwi. Diese piRNA Komplexe (piRCs) haben

gewesen verbunden mit dem transcriptional Gen, das von retrotransposons zum Schweigen bringt

und andere genetische Elemente in Keim-Linienzellen, besonders jene

in spermatogenesis.

Gebündelter regelmäßig Raum gelassener kurzer Palindromic wiederholt

(CRISPR) sind Wiederholungen, die in der DNA von vielen Bakterien und gefunden sind

archaea. Die Wiederholungen werden durch Distanzscheiben der ähnlichen Länge getrennt. Es ist gewesen

demonstriert, dass diese Distanzscheiben aus phage und abgeleitet werden können

nachher schützt Hilfe die Zelle vor Infektion.

ncRNAs und Chromosom-Struktur

Telomerase ist ein RNP Enzym, das spezifische DNA hinzufügt

Folge-Wiederholungen ("TTAGGG" in Wirbeltieren) zu telomeric

Gebiete, die an den Enden von eukaryotic gefunden werden

Chromosomen. Die telomeres enthalten kondensiertes DNA-Material, gebend

Stabilität zu den Chromosomen. Das Enzym ist eine Rückseite transcriptase

das trägt Telomerase RNS, die als eine Schablone verwendet wird, wenn sie telomeres verlängert, die nach jedem Erwiderungszyklus verkürzt werden.

Xist (X-inactive-specific Abschrift) ist ein langes ncRNA Gen auf dem X Chromosom

der placental Säugetiere, der als Haupteffektor von handelt

das X Chromosom inactivation das Prozess-Formen Körper von Barr.

Eine Antisinn-RNS, Tsix, ist ein negativer Gangregler von

Xist. Das X Chromosom-Ermangeln Ausdruck von Tsix (und so hohe Niveaus der Abschrift von Xist zu haben)

,

sind inactivated öfter als normale Chromosomen.

In drosophilids, die auch ein XY Sexualentschluss-System, der roX verwenden

(RNS auf den X) RNAs werden an der Dosierungsentschädigung beteiligt.

Sowohl Xist als auch roX funktionieren durch die epigenetic Regulierung von

Abschrift durch die Einberufung, Enzyme zu histone-modifizieren.

Bifunctional RNS

Bifunctional RNAs sind RNAs, die zwei verschiedene Funktionen, haben

diese sind auch bekannt als Doppelfunktion RNAs.

Die Mehrheit des bekannten bifunctional RNAs ist beide mRNAs, die einen verschlüsseln

Protein und ncRNAs. Jedoch gibt es auch eine steigende Zahl von ncRNAs

dieser Fall in zwei verschiedene ncRNA Kategorien z.B. H/ACA Kasten snoRNA

und miRNA.

Zwei weithin bekannte Beispiele von bifunctional RNAs sind RNS von SgrS und RNAIII. Jedoch, wie man bekannt, besteht eine Hand voll anderer bifunctional RNAs z.B. SRA (Steroide-Empfänger-Aktivator),

RNS von VegT,

RNS von Oskar

und ENOD40.

Bifunctional RNAs sind kürzlich das Thema einer Sonderausgabe von 'Biochimie' http://www.sciencedirect.com/science/journal/03009084/93/11 gewesen

ncRNAs und Krankheit

Siehe auch: Lange RNAs in Krankheit nichtcodierend

Als mit Proteinen können Veränderungen oder Unausgewogenheit im ncRNA Repertoire innerhalb des Körpers eine Vielfalt von Krankheiten verursachen.

Krebs

Viele ncRNAs zeigen anomale Ausdruck-Muster in krebsbefallenen Geweben. Diese schließen miRNAs, ein

langer mRNA ähnlicher ncRNAs,

GAS5,

SNORD50,

Telomerase-RNS und Y RNAs.

Die miRNAs werden an der in großem Umfang Regulierung von vielen Protein-Codiergenen beteiligt, die Y RNAs sind für die Einleitung der DNA-Erwiderung, telomerase RNS wichtig, die als eine Zündvorrichtung für telomerase, ein RNP dient, der telomeric Gebiete an Chromosom-Enden erweitert (sieh telomeres und Krankheit für mehr Information). Die direkte Funktion des langen mRNA ähnlichen ncRNAs ist weniger klar.

Wie man

gezeigt hat, sind Veränderungen der Keim-Linie in miR-16-1 und miR-15 primären Vorgängern in Patienten mit chronischer lymphocytic Leukämie im Vergleich zu Kontrollbevölkerungen viel häufiger gewesen.

Es ist darauf hingewiesen worden, dass, wie man gefunden hat, ein seltener SNP (rs11614913), der auf has-mir-196a2 übergreift, mit nichtkleinem Zelllungenkrebsgeschwür vereinigt worden ist. Ebenfalls hat ein Schirm von 17 miRNAs, die vorausgesagt worden sind, um mehrere Brustkrebs zu regeln, Gene gefundene Schwankungen im microRNAs vereinigt

miR-17 und miR-30c-1, diese Patienten waren Nichttransportunternehmen von BRCA1 oder BRCA2 Veränderungen, die Möglichkeit leihend, dass Familienbrustkrebs durch die Schwankung in diesen miRNAs verursacht werden kann.

Das p53 Geschwulst-Entstörgerät ist wohl der wichtigste Spieler im Verhindern der Geschwulst-Bildung und des Fortschritts. Das p53 Protein fungiert als ein Abschrift-Faktor mit einer entscheidenden Rolle im Instrumentieren der Zellbetonungsantwort. Zusätzlich zu seiner entscheidenden Rolle in Krebs ist p53 in andere Krankheiten einschließlich Zuckerkrankheit, Zelltod danach ischemia, und verschiedene neurodegenerative Krankheiten wie Huntington, Parkinson und Alzheimer hineingezogen worden. Studien haben darauf hingewiesen, dass p53 Ausdruck der Regulierung durch das Nichtcodieren der RNS unterworfen ist.

Syndrom von Prader-Willi

Wie man

gezeigt hat, ist das Auswischen der 48 Kopien des C/D Kastens snoRNA SNORD116 die primäre Ursache des Syndroms von Prader-Willi gewesen. Prader-Willi ist eine Entwicklungsunordnung, die mit dem Überessen und den Schwierigkeiten beim Lernen vereinigt ist. SNORD116 hat potenzielle Zielseiten innerhalb mehrerer Protein codierender Gene, und konnte eine Rolle in der Regulierung des alternativen Verstärkens haben.

Autismus

Der chromosomale geometrische Ort, der die kleine nucleolar RNS SNORD115 Gentraube enthält, ist in etwa 5 % von Personen mit autistischen Charakterzügen kopiert worden.

Ein Maus-Modell, das konstruiert ist, um eine Verdoppelung der SNORD115 Traube zu haben, zeigt autistisches Verhalten.

Knorpel-Haar hypoplasia

Wie man

gezeigt hat, haben Veränderungen innerhalb von RNase MRP Knorpel-Haar hypoplasia, eine Krankheit verursacht, die mit einer Reihe von Symptomen wie kurze Statur, spärliches Haar, Skelettabnormitäten und ein unterdrücktes Immunsystem vereinigt ist, das unter Amish und Finnisch häufig ist. Die beste charakterisierte Variante ist ein A-to-G Übergang an nucleotide 70, der in einem Schleife-Gebiet zwei Basen 5' eines erhaltenen Pseudoknotens ist. Jedoch verursachen viele andere Veränderungen innerhalb von RNase MRP auch CHH.

Alzheimerkrankheit

Die Antisinn-RNS, wird BACE1-ALS vom entgegengesetzten Ufer bis BACE1 abgeschrieben und ist upregulated in Patienten mit Alzheimerkrankheit. BACE1-ALS regelt den Ausdruck von BACE1 durch die Erhöhung BACE1 mRNA Stabilität und das Erzeugen von zusätzlichem BACE1 durch einen post-transcriptional mit dem Futter fortgeschrittenen Mechanismus. Durch denselben Mechanismus erhebt es auch Konzentrationen des Betas amyloid, des Hauptbestandteils von senilen Flecken. BACE1-ALS werden Konzentrationen in Themen mit Alzheimerkrankheit und im amyloid Vorgänger-Protein transgenic Mäuse erhoben.

miR-96 und das Hören des Verlustes

Die Schwankung innerhalb des Samen-Gebiets von reifem miR-96 ist mit dem autosomal dominierenden, progressiven hörenden Verlust in Menschen und Mäusen vereinigt worden. Die homozygous Mutationsmäuse waren tief taub, keine cochlear Antworten zeigend. Mäuse von Heterozygous und Menschen verlieren progressiv die Fähigkeit zu hören.

Unterscheidung zwischen funktioneller RNS (fRNA) und ncRNA

Mehrere Veröffentlichungen

haben angefangen, den Begriff funktionelle RNS (fRNA) im Vergleich mit ncRNA zu gebrauchen, Gebiete zu beschreiben, die am RNS-Niveau funktionell sind, das kann oder eigenständige RNS-Abschriften nicht sein kann.

Deshalb ist jeder ncRNA ein fRNA, aber dort bestehen Sie fRNA (wie riboswitches, SECIS Elemente und andere Cis-Durchführungsgebiete), die nicht ncRNA sind. Und doch konnte der Begriff fRNA auch mRNA einschließen, weil das das RNS-Codieren für das Protein ist und folglich funktionell ist. Zusätzlich künstlich entwickelte RNAs fallen auch unter dem fRNA Überbegriff.

Einige Veröffentlichungen stellen fest, dass die Begriffe ncRNA und fRNA fast synonymisch sind.

Siehe auch

• Liste von RNAs
• Nukleinsäure-Struktur
• Rfam
• Riboswitch
• Ribozyme
• RNAs präsentieren in Umweltproben

Links

• Umfassende Datenbank von SäugetierncRNAs
• Die Rfam Datenbank - eine curated Liste von Hunderten von Familien von zusammenhängendem ncRNAs.
• NONCODE.org - eine freie Datenbank aller Arten, RNAs (außer tRNAs und rRNAs) zu nichtcodieren.
• Verbinden Sie ncRNA Datenbank - mehr als 30,000 individuelle Folgen von 99 Arten von Bakterien, archaea und eukaryota