small RNA & miRNA 有话说：我们不一样！

我们做miRNA相关研究的时候常常会选择做一个small RNA测序。

等等…small RNA和miRNA什么关系？

常常会有人觉得疑惑，为什么见到有些地方说small RNA测序就是miRNA测序呢？

小编今天就来给大家讲一讲！

1.small RNA是miRNA吗？

不是。从名字就能够看出来啦。Small RNA是“小RNA”，micro RNA是“微RNA/微小RNA”。small RNA不等于miRNA，而是包含了miRNA。

Small RNA意义比较广泛，主要包括miRNA、siRNA、piRNA和其他，实际上就是所有片段长度比较短的多种RNA的总称，包括所有长度比较短的、天然形成的、正常的RNA，但是不包括mRNA被各种因素（比如提取过程中的物理损伤）破坏、降解而形成的、长度类似的短片段。

 

 

2.为什么会说small RNA测序就是miRNA测序呢？

由于miRNA基因数量多，表达量丰富，所以进行small RNA测序出来的数据中miRNA占主要地位，目前研究最广的也是miRNA，而其他small RNA的研究分析较少，大家也比较容易忽视了两者的区别。

市面上一般提到small RNA测序其实也指的是miRNA测序，仅对数据中的miRNA进行了生信分析，而忽略了其他small RNA的分析挖掘。

但是，small RNA测序≠miRNA测序！真正的small RNA测序应该不只进行miRNA分析，还应该包含其他类型small RNA的分析。

 

3.small RNA都包括哪些RNA呢？

small RNA：是长度大约在18-30bp的非编码RNA分子，包括miRNA、siRNA、piRNA、snoRNA、rasiRNA等，其中很多种类是生命活动重要的调控因子，通过靶向沉默与降解与之结合的靶基因在基因表达调控、生物个体发育、代谢与疾病的发生等生理过程中起重要作用。

 

miRNA（micro RNA，微小RNA/微RNA）：是广泛存在于真核生物的长21~25个核苷酸的非编码RNA,其通过与靶信使RNA特异性结合导致靶信使RNA翻译抑制或降解,从而调控蛋白的翻译过程。

形成方式：

pri-miRNA在核酸酶Drosha和其辅助因子Pasha的作用下被处理成70个核苷酸组成的pre-miRNA。pre-miRNA经进一步经过DICER酶剪切，形成长度约为22个碱基的单链成熟miRNA。

▲pri-miRNA→pre-miRNA→miRNA加工流程示意图

 

siRNA（small interfering RNA，小干扰RNA）：有时称为短干扰RNA或沉默RNA，是一类双链RNA 分子，长度为20-25个碱基对，与miRNA相似，并在RNA干扰（RNAi）途径中起作用。它干扰了表达与互补的核苷酸序列的特定基因的转录后降解的mRNA，从而防止翻译。siRNA也可以通过转染引入细胞。由于原则上任何基因都可以被具有互补序列的合成siRNA 敲低，因此siRNA是在后基因组时代验证基因功能和药物靶向的重要工具。 

 

siRNA通过抑制转录引起基因沉默的机制如下：

1. 长dsRNA（可来自发夹，互补RNA和RNA依赖性RNA聚合酶）被称为Dicer的内切核糖核酸酶切割。Dicer切割长dsRNA以形成短干扰RNA或siRNA; 这使得分子能够形成RNA诱导的沉默复合物（RISC）。

2. 一旦siRNA进入细胞，它就会被掺入其他蛋白质中以形成RISC。

3. 一旦siRNA成为RISC复合物的一部分，就将siRNA解开以形成单链siRNA。

4. 由于其在5''末端的碱基配对而在热力学上不太稳定的链被选择作为RISC复合物的一部分。

5. 作为RISC复合物一部分的单链siRNA现在可以扫描并找到互补的mRNA

6. 一旦单链siRNA（RISC复合物的一部分）与其靶mRNA结合，它就会诱导mRNA切割。

7. 现在切割mRNA并被细胞识别为异常。这导致mRNA的降解，并且反过来不将mRNA翻译成氨基酸，然后翻译成蛋白质。从而沉默编码该mRNA的基因。

 

siRNA也类似于miRNA，然而，miRNA来自较短的茎环RNA产物，通常通过抑制翻译来沉默基因，并且具有更广泛的作用特异性，而siRNA通常通过在翻译前切割mRNA而起作用，并且具有100％的互补性，因此目标特异性非常严格。

 

piRNA（piwi-interacting RNA）：是继siRNA和miRNA之大家后发现的一类新型非编码小RNA,其通过与piwi蛋白的相互作用形成RNA-蛋白复合物。这些piRNA复合物主要参与转座子的表观遗传和转录后沉默，但也可参与种系细胞中其他遗传元件的调节。

piRNA长 度 一 般 在25 ～ 31nt左右，5＇端首位通常为单磷酸的尿嘧啶核糖核酸，3＇末端也进行了甲基化的修饰。

▲piRNA结构

piRNA与癌症：

目前,越来越多的文献表明piRNA在沉默转座子、调控信使RNA(mRNA)和lncRNA中扮演了重要角色。特别是在癌症研究领域,piRNA可能成为新的分子标志物与治疗靶点，目前少量的piRNA研究集中在其机制研究上。

 

piRNA相关数据库：

piRNABank：http://pirnabank.ibab.ac.in/

piRBase：http://www.regulatoryrna.org/database/piRNA/

（更多可参看此链接：https://omictools.com/pirna-annotation-databases-category）

piRNA相关基金：

2018年，有7项关于piRNA的课题项目：

1.  piRNA介导的转录沉默的结构与分子机制研究

2. 非编码piRNA生成和加工的调控机制

3. piRNA调控长非编码RNA以及piRNA调控网络的构建

4.  piRNA介导的DNA甲基化在血管平滑肌细胞和动脉粥样硬化中的作用及机制研究

5.  Piwil2/piRNA介导CREB2基因启动子甲基化在大鼠短暂全脑缺血耐受中的机制

6. 基于果蝇piRNA大数据挖掘的基因调控机制研究

7. PIWI-ins元件在PIWI/piRNA调控和男性不育中的功能机制研究

剩余类型的small RNA含量极微，本期不做介绍了，有兴趣研究的小伙伴可以自己查文献！

 

▲图片来源于soogif.com

References：

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Small_RNA

2. https://www.nature.com/articles/s41576-018-0073-3

3.https://omictools.com/pirna-annotation-databases-category

4.http://fund.sciencenet.cn/

small RNA测序

金特达基因推出的small RNA测序服务，不仅对其中的miRNA数据进行了全面而深入的分析，还对样本中的piRNA展开分析，包括注释、定量、差异分析等，对于及其少量的siRNA、snoRNA、snRNA 等进行种类统计，为研究small RNA功能及调控机制提供有力手段，满足研究者对small RNA的全方位挖掘。