概述
转运RNA (tRNA)是一种参与解码mRNA、翻译蛋白质的接头分子。近年来的研究表明tRNA还能作为小非编码RNA
(sncRNA)的主要来源之一,具有独特且多样的功能1。这些tRNA来源的ncRNA并非随机降解的产物,而是通过精确的生物发生过程产生的
(图.1) 。源自tRNA的ncRNA大致分为两大类:tiRNA (或者tRNA halves) 和tRFs (tRNA 衍生片段)
,具有其特定的分子大小、核苷酸组成、生理功能以及生物发生1-3。
tRNA halves (tiRNAs)是由angiogenin (ANG)在多种应激条件下在成熟tRNA的反密码子环处特异性切割产生的5’-和3’- tRNA半分子,长度约为29-50nt。
tRFs长度约16-28nt,来源于成熟tRNA或前体tRNA,根据其在tRNA上的对应位置可进一步分为:(i)
tRF-5,对应成熟tRNA的5’端,切割发生在D-loop;(ii)
tRF-3,对应成熟tRNA的3’端,包含CCA部分,切割发生在T-loop;(iii)
tRF-1,源自前体tRNA的3’尾部序列,3’末端含有多聚U序列;(iv)
i-tRF,不属于tRF-5,tRF-3或tRF-1,主要来自成熟tRNA的中间区域。
图1.
tRF&tiRNA的生物发生过程。tRF-1产生于前体tRNA的3’尾端序列。tRF-5,i-tRF和tRF-3分别起源自成熟tRNA的5’、内部、和3’端。当切割发生在成熟tRNA反密码子环,将产生两个半分子,tiRNAs,包括5’-tRFs和3’-tRFs。
生物功能
tRFs和tiRNAs作为sncRNA执行多种生物学功能 (图7) 。它们能够作为miRNA行使RNA干扰(图2) ;替换与mRNA结合的翻译起始因子eIF4G,直接抑制蛋白的翻译过程4,5;结合某些蛋白因子,例如YBX1,影响mRNA的稳定性 (图3) ;与细胞色素C相互作用,调控细胞凋亡6;在应激条件下促进应激颗粒 (Stress Granules, SGs) 的组装 (图4) ;敏化细胞氧化应激诱导的p53激活以及p53依赖的细胞死亡7;作为父代表观遗传因子,改变子代基因转录级联过程8,9 (图6)
图2. tRFs具有许多microRNA的功能特性,例如,Dicer依赖的生物发生,与Argonaute蛋白形成RISC复合体以及RNA沉默。某些收录的miRNA直接与tRFs匹配 10。
图3. tRFs或者其类似物替换肿瘤基因mRNA结合蛋白YBX1,使许多促癌基因mRNA不稳定,进而癌细胞的浸润性被显著抑制 11。
图4. 在细胞应激条件下,tRNA halves (tiRNAs)由angiogenin 切割tRNA产生,随后促进Stress Granules (SGs)的组装,诱导翻译抑制,细胞修复和存活 12。