常见16 种 RNA 结构及其功能介绍，为什么你的研究是某一类特定RNA
有证据表明 RNA 在生命史上早于 DNA，在这个古老的世界，RNA 是万事通。它可以携带遗传指令，也可以像酶一样发挥作用，引发生命所需的反应。
（图1 生物界核心遗传调控分子）
地球上的每一种生物—从最小的微生物到最高的树，从最简单的病毒到人类的复杂性——都是建立在编码在分子中的指令之上的，这些分子非常小，以至于肉眼看不见。然而，这些分子以惊人的精确度控制着生命的编排。这场分子芭蕾的核心是两个重要的参与者：DNA 和 RNA。RNA 的核糖具有额外的氧原子，使其反应性更强，因此更适合短期角色。RNA 通常是单链的，尽管它可以折叠成复杂的形状。双螺旋使 DNA 变得刚性和保护性;RNA的灵活性使其成为执行多样化、适应性强的任务的理想分子。
（图2 16种常见RNA）
1 信使 RNA （Messenger RNA, mRNA）
（图3 mRNA调节功能示意图 [1]）
mRNA 是一种单链 RNA 分子，充当将遗传信息从 DNA 转移到蛋白质合成的中介。通过转录和 RNA 剪接，mRNA 将编码信息从基因传递到核糖体，在那里它被翻译成特定的氨基酸序列。
结构：由核苷酸组成，每个核苷酸由磷酸基团、核糖和含氮碱基（腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U））组成。尿嘧啶取代 DNA 中的胸腺嘧啶（T）。
功能：在蛋白质合成过程中充当模板或信使，将遗传信息从细胞核中的 DNA 转移到合成蛋白质的核糖体。这种遗传信息的传递称为转录，是分子生物学中心法条中的关键步骤。
2 核糖体 RNA （Ribosomal RNA, rRNA）
（图4 rRNA调节功能示意图 [2]）
rRNA 是一种非编码 RNA，在蛋白质合成中起着至关重要的作用。它构成核糖体的主要成分，负责将遗传信息转化为蛋白质。
结构：主要分为两种类型，大亚基（LSU）和小亚基（SSU）。
在细菌等原核生物中，LSU 由单个小 rRNA 分子和单个大 rRNA 分子以及核糖体蛋白组成。SSU 含有一个小的 rRNA 分子。
在人类等真核生物中，LSU 由两个小 rRNA 分子和一个大 rRNA 分子以及 70 多种核糖体蛋白组成。SSU 含有一个小的 rRNA 分子。
功能：核糖体的生物发生：rRNA 的合成及其随后与核糖体蛋白的组装是核糖体生物发生的重要步骤。
核糖体亚基的形成：原核和真核核糖体都由两个亚基组成，一个较大的亚基和一个较小的亚基。在 mRNA 的翻译过程中，这些亚基聚集在一起形成功能性核糖体。
核糖体的定位：核糖体可以与内质网（ER）相关，也可以作为自由漂浮的颗粒存在于细胞质中。游离核糖体合成在细胞质内发挥作用的蛋白质。
3 转移 RNA （Transfer RNA, tRNA）
（图5 snoRNA调节功能示意图 [3]）
tRNA是参与蛋白质合成的关键分子，充当mRNA和蛋白质氨基酸序列之间的接头。
结构：一级结构由5' 端、3' 端、D 环和 TC 环组成。二级结构由碱基对D臂、T臂、双臂和尖端臂组成。三级结构由形成 L 形和 D 形区域的非共价相互作用驱动。
功能：氨基酸载体：tRNA的主要功能是在蛋白质合成过程中将氨基酸转运到核糖体。
mRNA密码子的识别：tRNA具有与mRNA上的密码子序列互补的反密码子序列。
氨基酸易位：tRNA 参与蛋白质合成过程中的易位过程。
核糖体结合：tRNA 分子与核糖体相互作用，核糖体是负责蛋白质合成的细胞机制。
翻译调谐：一些tRNA分子含有修饰的核苷酸，这会影响tRNA结构的稳定性、与核糖体的相互作用以及翻译过程中解码的准确性。
4 小核 RNA （Small Nuclear RNA, snRNA）
（图6 snoRNA调节功能示意图 [4]）
snRNA是一类在细胞核内具有多种功能的RNA分子。snRNA在前体mRNA加工、转录调控、端粒维持以及与特殊核结构的结合中起着重要作用。
结构：长度和转录：snRNA分子长约150个核苷酸，由RNA聚合酶II或RNA聚合酶III转录。与蛋白质的关联：snRNA 总是与特定蛋白质结合，形成称为 snRNP 的复合物。这些复合物由 snRNA 和 snRNP 特异性蛋白组成，例如 Sm 蛋白。人类细胞中常见的 snRNA 包括 U1、U2、U4、U5 和 U6 剪接体 RNA。
功能：前 mRNA 加工：参与内含子的剪接和成熟 mRNA 的形成。
转录调节：调节转录因子或 RNA 聚合酶 II 的活性。
端粒维持：参与维持端粒适当长度和功能的复杂机制。
5 小核仁 RNA （Small Nucleolar RNA, snoRNA）
（图7 snoRNA调节功能示意图 [5]）
snoRNA 是在核仁中发现的一组小 RNA 分子。它们在细胞内执行各种重要功能。
结构：snoRNA富含腺苷（A）和胸苷（T），并具有特定的结构元件，分为盒C/D snoRNA、盒H/ACA snoRNA和MRP RNA三大类。
功能：参与核糖体合成。各种 RNA 分子中特定核苷酸的化学修饰。参与前 mRNA 剪接。某些类型的 snoRNA 可以作为端粒合成的模板。
6 小RNA （MicroRNA, miRNA）
（图8 miRNA调节功能示意图[6]）
miRNA是一类长度为21-25个核苷酸的单链RNA片段，是真核生物中广泛存在的转录后调节因子。
结构：单链结构。
功能：与mRNA分子相互作用，调节基因表达，控制其翻译。参与调节多种细胞活动，包括细胞生长、分化、细胞凋亡等，并与多种疾病有关。
7 小干扰 RNA （Small Interfering RNA, siRNA）
（图9 siRNA调节功能示意图 [7]）
小干扰 RNA，有时称为短干扰 RNA 或沉默 RNA，是一种长度为 20-25 个核苷酸的双链 RNA。
结构：双股结构。
功能：抑制蛋白质合成：当siRNA进入细胞时，它可以与靶mRNA结合，导致mRNA裂解成较短的片段，从而阻止相应蛋白质的产生。
基因沉默：与 RNA 诱导沉默复合物（RISC）结合，切割与之匹配的 mRNA，导致基因表达减少或停止。
8 长链非编码 RNA （Long Non-Coding RNA, lncRNA）
（图10 lncRNA调节功能示意图[8]）
长链非编码 RNA 代表了多种重要的调节分子，有助于基因调控和各种细胞过程。它们表现出独特的特征，包括组织特异性和发育阶段特异性。
结构：长度超过 200 个核苷酸的非编码 RNA。线性结构：由一系列核苷酸组成的线性结构，RNA 中的腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）或尿嘧啶（U）以及 DNA 中的胸腺嘧啶（T）。
二级结构：茎环、发夹、凸起、内环和假结。
高阶结构：lncRNA折叠成高阶结构，通常由分子不同区域之间的相互作用介导，包括碱基配对、堆叠相互作用和三级相互作用。
结构域和基序：lncRNA 的序列中可以包含特定的结构结构域或基序，负责其功能相互作用。
染色质结构：lncRNA可以与染色质相互作用，与染色质修饰蛋白形成复合物，从而有助于基因表达的调节。
功能：lncRNA在基因表达调控中具有多种功能。它们可以在多个层面上发挥作用，包括转录调控、转录后调控和表观遗传调控。
9 Piwi 相互作用 RNA （Piwi-Interacting RNA, piRNA）
（图11 piRNA调节功能示意图[9]）
PiRNA是一类较短的非编码RNA，通常长度为24-32个核苷酸，主要存在于生殖细胞中，并与piwi蛋白相互作用。
功能：参与转座子（移动遗传元件）活性的调节、维持基因组稳定性和生殖细胞的发育。
10 CRISPR 相关 RNA （CRISPR-Associated RNA, crRNA）
（图12 crRNA调节功能示意图[10]）
crRNA 是一种在细菌和古细菌中发现的 RNA，与 CRISPR-Cas 系统相关。
功能：参与 Cas 蛋白的免疫反应，以识别和切割入侵的病毒或外来 DNA。
11 小调节 RNA （Small Regulatory, sRNA）
（图13 sRNA调节功能示意图[11]）
sRNA 是一类较短的非编码 RNA 分子，通常有 50-250 个核苷酸。
功能：参与基因表达调控、转录后修饰、转座子抑制等过程。
12 增强子 RNA （Enhancer RNA, eRNA）
（图14 eRNA调节功能示意图 [12]）
ERNA 是在增强子区域产生的短 RNA 分子。
功能：参与靶基因表达的调节，促进染色质重塑和基因转录。
13 重复相关 siRNA （Repeat-Associated siRNA, rasiRNA）
（图15 rasiRNA生物发生“ping pong”模式示意图 [13]）
RasiRNA 是一类与重复序列相关的小干扰 RNA。
功能：参与基因组稳定性的维持和调控，通过RNA干扰途径抑制重复序列的表达。
14 端粒酶 RNA（Telomerase RNA, TER 或 TERRA）
（图16 TERRA调节基因表达和端粒稳定性示意图 [14]）
端粒酶RNA是一种参与端粒伸长的RNA分子。
功能：参与端粒复制和维持，有助于维持染色体稳定性，防止端粒缩短。
15 环状 RNA （Circular RNA, circRNA）
（图17 circRNA的生物发生和功能示意图 [15]）
CircRNA是一类形成高稳定性闭环结构的RNA分子。它们通过特定的剪接反应形成闭环结构，缺乏 5' 和 3' 端。
功能：调节基因表达，微调转录，影响RNA代谢，结合蛋白等。
16 Y RNA
（图18 YRNA调节功能示意图 [16]）
YRNA 是一类最初在核仁中发现的小非编码 RNA。
功能：参与细胞RNA的稳定性和代谢调节，与RNA加工、转运和翻译过程相关。
请注意，此翻译旨在用于教育和信息目的。对于出版物，建议由该领域的专业人士进行审查，以确保准确性并遵守科学文献中使用的特定术语[17]。
参考文献：
[1] https://biologyreader.com/messenger-rna.html
[2] https://allen.in/neet/biology/ribosomal-rna
[3] https://pediaa.com/difference-between-mrna-and-trna/
[4] The life of U6 small nuclear RNA, from cradle to grave
[5] Small nucleolar RNA is potential as a novel player in leukemogenesis and clinical application
[6] Role of microRNAs in kidney homeostasis and disease
[7] Advances in RNAi therapies for gastric cancer: Targeting drug resistance and nanoscale delivery
[8] Insights into Biological Role of LncRNAs in Epithelial-Mesenchymal Transition
[9] Non-Coding RNAs in Pancreatic Cancer Diagnostics and Therapy: Focus on lncRNAs, circRNAs, and piRNAs
[10] A Review on the Mechanism and Applications of CRISPR/Cas9/Cas12/Cas13/Cas14 Proteins Utilized for Genome Engineering
[11]https://sites.krieger.jhu.edu/woodson/research/small-regulatory-rnas/
[12] YRNAs and YRNA-Derived Fragments as New Players in Cancer Research and Their Potential Role in Diagnostics
[13] https://mcmanuslab.ucsf.edu/node/250
[14] Approaching TERRA Firma: Genomic Functions of Telomeric Noncoding RNA
[16] YRNAs and YRNA-Derived Fragments as New Players in Cancer Research and Their Potential Role in Diagnostics
[17] https://www.tinzyme.com/new/16-types-of-rna-structures-and-their-functions/
