人類“垃圾RNA”有重要作用——促進(jìn)翻譯(人類在21世紀(jì)取得了巨大成就有哪些？)

人類“垃圾RNA”有重要作用——促進(jìn)翻譯

2016年09月21日訊 過(guò)去十年的基因組研究中，最大的驚喜之一是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，與以前的信念相反，大多數(shù)的基因組并不用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)。最初，許多科學(xué)家認(rèn)為這些長(zhǎng)非編碼RNAs是非功能的“噪音”，但在最近的研究中，有越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，這些lncRNAs具有調(diào)節(jié)功能。

在2012年，來(lái)自RIKEN（日本理化研究所）生命科學(xué)技術(shù)中心的一個(gè)小研究組，與意大利國(guó)際高等研究院SISSA合作，發(fā)現(xiàn)了一類新的小鼠lncRNAs，這是所謂的“反義RNA”（Nature里程碑研究：新型非編碼反義RNA ），因?yàn)樗鼈兛梢耘c典型的蛋白編碼mRNAs配對(duì)，并促進(jìn)它們的翻譯。

該研究團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，將這些新的反義RNA配對(duì)，可使mRNA的翻譯效率更高。這是違備直覺(jué)的，因?yàn)槿藗兤毡檎J(rèn)為，反義RNAs總是抑制基因活性。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)特定mRNA翻譯的這種積極作用，是由嵌入反義lncRNA中的一段序列介導(dǎo)的。這個(gè)元件被證明是一個(gè)被稱為SINE家族的成員，代表“短的散布的元件”，它們非常廣泛地分布在整個(gè)基因組中。它們很早就被認(rèn)為是基因組的一部分“垃圾”基因--在基因組中的古代寄生蟲遺跡，能夠復(fù)制自己，從而用垃圾基因填補(bǔ)了基因組。

具體來(lái)說(shuō)，早期研究中發(fā)現(xiàn)的重復(fù)元件屬于SINEB2類，其僅存在于嚙齒類動(dòng)物的基因組中。含有這些SINEB2元件的人工RNA--可通過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)反義RNA區(qū)域而靶定任何RNA，被稱為SINEUPs（含有上調(diào)翻譯的SINE元件的RNA）。由于小鼠SINEB2元件特有的進(jìn)化--被認(rèn)為已經(jīng)從一個(gè)類似于tRNA的祖先序列共進(jìn)化而來(lái)，自然SINEUPs被認(rèn)為只存在于小鼠中。

現(xiàn)在，在《Scientific Reports》發(fā)表的一項(xiàng)研究中，該小組發(fā)現(xiàn)了一組人類序列--與小鼠的那些無(wú)關(guān)，也能生產(chǎn)SINEUPs。該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)來(lái)自人類的RNA序列進(jìn)行了一次廣泛篩選，并測(cè)試了各種反義RNA的功能，以探討它們是否有SINEUP功能。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)，來(lái)自小鼠SINEB2的一種非常不同的人類SINE元件--叫FRAM和MIRB有這種功能。據(jù)該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、CLST的Piero Carninci介紹說(shuō)：“這很奇怪，因?yàn)椴煌谛∈骃INEB2，人類的SINEB2類似于非編碼RNA的無(wú)關(guān)家族。我們甚至更驚訝的看到，小鼠和人類的序列之間有著相似性：新發(fā)現(xiàn)的FRAM元件與小鼠SINEB2元件共有少于30%的序列，但它們通過(guò)提高它們相重疊的mRNA的翻譯，以一種非常類似的方式起作用。”

他繼續(xù)說(shuō)：“就像在小鼠中一樣，人類的元件可以用于生物技術(shù)應(yīng)用，通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)反義部分，來(lái)靶定編碼不同蛋白質(zhì)的mRNA。雖然主要序列是如此的不同，但人類和小鼠蛋白可以一種類似的方式折疊，因此有類似的功能。這種功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是未知的，這仍然是一個(gè)令人興奮的問(wèn)題?！?/p>

目前SINEUPs被用于生物技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)特定刺激mRNA的翻譯，以產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞培養(yǎng)中用以研究基因功能，在生物反應(yīng)器中用以生物蛋白的生產(chǎn)。此外，世界各地的實(shí)驗(yàn)室正在研制SINEUPs，以提高蛋白翻譯，作為某種蛋白質(zhì)缺乏所致特定疾病的療法。據(jù)Carninci介紹：“我們的研究結(jié)果，給SINEUP工具箱又提供了一種武器，來(lái)擴(kuò)大基因治療的范圍，以及表達(dá)更多種類的蛋白質(zhì)?！?/p>

人類在21世紀(jì)取得了巨大成就有哪些？

21世紀(jì)人類取得的巨大成就如下↓：
一、分子電子學(xué)獲重大進(jìn)展，科學(xué)家們開發(fā)出了分子電路。若干個(gè)研究小組將極小的晶體管、導(dǎo)線和開關(guān)連在一起，形成可完成基本運(yùn)算的電路，該技術(shù)為未來(lái)開發(fā)出超小型計(jì)算機(jī)鋪平了道路。這些超小型計(jì)算機(jī)可用于即時(shí)翻譯不同語(yǔ)言之間的對(duì)話，或計(jì)算出氣候的變化趨勢(shì)。
二、對(duì)核糖核酸的研究證明，它在人體中的功能是多種多樣的，例如，核糖核酸在基因抑制和酶的活性中所起的作用就大大出乎科學(xué)家的意料。三、揭開了太陽(yáng)噴發(fā)出的大量中微子丟失之謎?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些中微子失蹤的原因在于，中微子在從太陽(yáng)到地球的旅途中本身特性發(fā)生了變化。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)目前物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型提出了質(zhì)疑，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為，中微子在通過(guò)大量物質(zhì)時(shí)不發(fā)生變化。
四、人類基因組草圖的公布成為今年的第二件大事。目前，有60多種生物體包括若干種致病微生物，正成為科學(xué)家繪制基因組圖的對(duì)象。
五、開發(fā)出了新的超導(dǎo)材料。今年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了臨界溫度更高的新型超導(dǎo)材料，使人類朝著開發(fā)室溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域邁出了一大步。
六、研究人員更多地了解了在發(fā)育的神經(jīng)系統(tǒng)中，分子信號(hào)是如何吸引和排斥生長(zhǎng)的神經(jīng)軸突———神經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)之臂的。
七、今年，臨床治療上開始使用一種特定的“靈巧炮彈”式藥物，該藥物可在人體內(nèi)自動(dòng)尋找并摧毀引起癌癥的病變細(xì)胞。
八、冷原子仍然是熱門話題。今年諾貝爾物理獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)原因，就是由于發(fā)現(xiàn)了被稱為愛(ài)因斯坦－玻色凝聚態(tài)物質(zhì)，這表明凝聚態(tài)物質(zhì)仍然受到極大的關(guān)注。
九、解開精神病之謎。研究人員識(shí)別出可增加精神分裂癥和抑郁癥等遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)的特殊基因。該研究成果對(duì)于研制治療這類疾病的新藥意義重大。
十、小核糖核酸分子研究繼續(xù)升溫。2003年，科學(xué)家繼續(xù)探索小核糖核酸分子如何影響從早期發(fā)育到基因表達(dá)等多種細(xì)胞行為。對(duì)小核糖核酸分子的研究，將有助于人類戰(zhàn)勝諸如艾滋病和肝炎等疾病。
十一、生命有可能始于RNA（遺傳物質(zhì)核糖核酸），而非DNA（遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸）。
十三、格魯吉亞共和國(guó)出土170萬(wàn)年前的原始人化石頭蓋骨，這有可能是從非洲走出的第一批人類祖先的頭蓋骨。
十四、塑料電子學(xué)取得進(jìn)展。發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電塑料的三位科學(xué)家獲得了今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
十五、克隆和干細(xì)胞研究取得突破性進(jìn)展。
十六、研究表明火星表面上可能有流動(dòng)的水，科學(xué)家還通過(guò)火星照片推論這一紅色星球早期湖泊遍布。
十七、參加“銀河系外毫米波輻射和地球物理氣球觀測(cè)項(xiàng)目”的多國(guó)科學(xué)家通過(guò)觀測(cè)和研究證實(shí)了宇宙是平坦的觀點(diǎn)。
十八、科學(xué)家在激素受體的多種作用方面取得新發(fā)現(xiàn)，加深了對(duì)膽固醇的代謝、脂肪酸的產(chǎn)生以及糖尿病和癌癥發(fā)生過(guò)程的理解。
十九、美國(guó)“近地小行星約會(huì)”探測(cè)器進(jìn)入“愛(ài)神”小行星的軌道。 二十美國(guó)“航海家”1號(hào)宇宙飛船飛離太陽(yáng)系，它已經(jīng)距我們135億公里，相當(dāng)于地球與太陽(yáng)間距離的90倍，它將到達(dá)最近的二顆恒星。
二十一、量子物理取得重大發(fā)現(xiàn)，研究人員觀察到電流可以同時(shí)沿兩個(gè)方向繞著一個(gè)超導(dǎo)導(dǎo)線環(huán)流動(dòng)。
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21世紀(jì)的科技成就有哪些？
1、火星月球發(fā)現(xiàn)有水 2004年1月4日和1月25日，美國(guó)“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車分別在火星登陸。兩輛火星車的最大成就是共同發(fā)現(xiàn)了火星上曾經(jīng)有水的證據(jù)。同時(shí)，在環(huán)火星軌道上運(yùn)行的歐洲“火星快車”探測(cè)器也發(fā)現(xiàn)火星南極存在冰凍水。 這是人類首次直接在火星表面發(fā)現(xiàn)水。 在經(jīng)歷9個(gè)多月的太空旅行后，美國(guó)“鳳凰”號(hào)火星探測(cè)器2008年5月25日成功降落在火星北極附近區(qū)域，這是第一個(gè)在火星北極附近著陸的人類探測(cè)器。按照計(jì)劃，“鳳凰”號(hào)著陸后展開了為期3個(gè)月的火星地面探測(cè)。 同年7月30日，“鳳凰”號(hào)的機(jī)械臂把一份土壤樣本遞送到熱量和釋出氣體分析儀中。在樣本加熱時(shí)，分析儀鑒別出其中有水蒸氣產(chǎn)生。這是火星上存在水的最直接證據(jù)。 2009年11月，科學(xué)家們肯定地表示，月球上有水而且數(shù)量可觀。2009年10月9日，美國(guó)航空航天局利用火箭在月球表面撞出一個(gè)直徑100英尺的坑，并在產(chǎn)生的碎片中測(cè)量到25加侖以水蒸氣和冰的形式存在的水。 2、人類基因組序列圖完成 2000年6月26日，美國(guó)總統(tǒng)克林頓和英國(guó)首相布萊爾聯(lián)合宣布：人類有史以來(lái)的第一個(gè)基因組草圖已經(jīng)完成。 2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等6國(guó)科學(xué)家和美國(guó)塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。 人類基因組計(jì)劃中最實(shí)質(zhì)的內(nèi)容，就是人類基因組的DNA序列圖，人類基因組計(jì)劃起始、爭(zhēng)論焦點(diǎn)、主要分歧、競(jìng)爭(zhēng)主戰(zhàn)場(chǎng)等都是圍繞序列圖展開的。在序列圖完成之前，其他各圖都是序列圖的鋪墊。也就是說(shuō)，只有序列圖的誕生才標(biāo)志著整個(gè)人類基因組計(jì)劃工作的完成。 2003年4月15日，在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型發(fā)表50周年前夕，中、美、日、英、法、德6國(guó)元首或政府首腦簽署文件，6國(guó)科學(xué)家聯(lián)合宣布：人類基因組序列圖完成。 人類基因組圖譜的繪就，是人類探索自身奧秘史上的一個(gè)重要里程碑，它被很多分析家認(rèn)為是生物技術(shù)世紀(jì)誕生的標(biāo)志。也就是說(shuō)，21世紀(jì)是生物技術(shù)主宰世界的世紀(jì)，正如一個(gè)世紀(jì)前量子論的誕生被認(rèn)為揭開了物理學(xué)主宰的20世紀(jì)一樣。 人類基因組蘊(yùn)涵有人類生、老、病、死的絕大多數(shù)遺傳信息，破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研制和新療法的探索帶來(lái)一場(chǎng)革命。 2007年，科學(xué)家首次闡述了人與人之間的DNA究竟存在著多大的差異。這是一個(gè)巨大的概念性飛躍，它將影響從醫(yī)生如何治療疾病到人類如何看待自己以及保護(hù)個(gè)人隱私等各個(gè)方面。 3、細(xì)胞重新編程技術(shù) 美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)選出的2008年十大科學(xué)進(jìn)展，細(xì)胞重新編程“定制”細(xì)胞系方面的進(jìn)展名列第一位。 《科學(xué)》雜志說(shuō)，這些細(xì)胞系以及“定制”它們的有關(guān)方法，為科研人員理解甚至未來(lái)治愈一些醫(yī)學(xué)上的頑疾提供了工具，比如帕金森氏癥、Ⅰ型糖尿病等。 所謂細(xì)胞重新編程，是指通過(guò)植入新的基因，改變細(xì)胞的發(fā)育“記憶”，使其回到最原始的胚胎發(fā)育狀態(tài)，就能像胚胎干細(xì)胞那樣進(jìn)行分化，這樣的細(xì)胞被稱作“誘導(dǎo)式多能干細(xì)胞”。 2008年，有兩個(gè)科研小組從罹患不同疾病的患者身上提取細(xì)胞，重新編程，使其“變身”為干細(xì)胞。他們選取的疾病大多數(shù)是很難或者不可能用動(dòng)物模型來(lái)進(jìn)行研究，這就使得獲取人類細(xì)胞系進(jìn)行研究的需求變得更為迫切。 《科學(xué)》雜志認(rèn)為，這些新的細(xì)胞系將成為科研人員理解疾病如何發(fā)生、發(fā)展的重要工具，另外對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域篩選潛在藥物可能也有幫助。如果科學(xué)家將來(lái)完全掌握細(xì)胞重新編程技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確地控制這一技術(shù)，使其變得更加有效、安全，那么患有不同疾病的患者將有可能用自體健康細(xì)胞來(lái)治病。 4、人類最早祖先確定 身高4英尺(約合1.21米)的“阿爾迪”成為迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的最古老原始人。她生活在440萬(wàn)年前，直到1992年被發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)17年的探尋和研究，科學(xué)家將埃塞俄比亞出土的100多塊碎片拼接起來(lái)，并成功復(fù)原了她的骨骼模型。 2009年10月，科學(xué)家公布了這一成果。令人吃驚的是，作為人與黑猩猩的共同祖先，“阿爾迪”卻與黑猩猩大不相同。此外，盡管生活在森林中但卻能夠直立行走的事實(shí)，推翻了此前有關(guān)空曠草原地形對(duì)于人類兩足發(fā)展至關(guān)重要的理論。 5、證實(shí)宇宙暗物質(zhì)存在 2003年，美國(guó)匹茲堡大學(xué)斯克蘭頓博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)多國(guó)科學(xué)家小組，借助了美國(guó)“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及另一項(xiàng)名叫“斯隆數(shù)字天宇測(cè)量”的觀測(cè)計(jì)劃的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。 觀測(cè)分析得出結(jié)論認(rèn)為，宇宙中僅有4%是普通物質(zhì)，23%是暗物質(zhì)，73%是暗能量。2006年一個(gè)美國(guó)天文學(xué)家小組通過(guò)美宇航局的“錢德拉”X射線太空望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系的碰撞，發(fā)現(xiàn)了宇宙暗物質(zhì)存在的最直接證據(jù)。2007年，歐洲和美國(guó)的科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表了首次為宇宙暗物質(zhì)繪出的三維圖。

什么是UTR？其作用是什么？

UTR是成熟mRNA分子5'或3'端不被翻譯的部分，一般在mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)、穩(wěn)定性和翻譯調(diào)節(jié)中起重要作用。

5′非翻譯區(qū)可能含有以下調(diào)控序列：蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)，這可能會(huì)影響mRNA的穩(wěn)定性或翻譯，例如應(yīng)答鐵離子調(diào)控基因表達(dá)的鐵反應(yīng)元件。核糖開關(guān)。促進(jìn)或抑制翻譯起始的序列。5′非翻譯區(qū)內(nèi)的內(nèi)含子與調(diào)控基因表達(dá)和mRNA出核轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。

在真核生物中它含有在mRNA 3′端添加多腺苷酸的信號(hào)。這個(gè)序列在mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)、穩(wěn)定性和翻譯調(diào)節(jié)中起重要作用。

擴(kuò)展資料：

非翻譯區(qū)的相關(guān)特性：

1、5'非翻譯區(qū)通常含有核糖體結(jié)合位點(diǎn)（RBS），即夏因-達(dá)爾加諾序列（AGGAGGU）。

2、真核生物5′非翻譯區(qū)的中位數(shù)長(zhǎng)度一般約為150核苷酸（nt），但有些可長(zhǎng)達(dá)數(shù)千堿基。有些病毒和細(xì)胞的基因有著非常長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)性的5'非翻譯區(qū)，這可能會(huì)影響基因表達(dá)。

3、平均而言，3′非翻譯區(qū)往往是5′非翻譯區(qū)的兩倍長(zhǎng)。原核生物mRNA的5′非翻譯區(qū)通常更短。

4、5′非翻譯區(qū)的多樣性會(huì)導(dǎo)致其基因表達(dá)的變化，這是由替代5'非翻譯區(qū)內(nèi)包含的調(diào)控元件決定的。5′非翻譯區(qū)內(nèi)的序列突變或長(zhǎng)度改變已被證實(shí)與多種人類疾病有關(guān)。

參考資料來(lái)源：百度百科-UTR

參考資料來(lái)源：百度百科-5′非翻譯區(qū)

參考資料來(lái)源：百度百科-3′非翻譯區(qū)

老鼠和人基因有99%相似，但為什么長(zhǎng)的和人類差距那么大？

老鼠的基因和人類基因的相似度并沒(méi)有99%，不過(guò)貌似90%還是有的，至于說(shuō)什么和人類基因相似度達(dá)到99%的，那是黑猩猩。

?首先呢，人類和老鼠基因有一定的相似度是沒(méi)有問(wèn)題的，畢竟人類和老鼠都有著共同的祖先，那就是哺乳動(dòng)物的，不過(guò)那也是好幾億年前的事情了，時(shí)至今日，老鼠和人類發(fā)展得可是迥然不同啊。而人類和黑猩猩的祖先都是古猿了，這個(gè)稍微近一點(diǎn)，也就幾百萬(wàn)年前的事吧，所以黑猩猩和人類基因相似度更高也是說(shuō)得過(guò)去的。

其實(shí)這并沒(méi)有什么可大驚小怪的，因?yàn)椴粏螁问侨祟惡屠鲜?，人類和其它的哺乳?dòng)物，基因相似度都在90%以上，跟靈長(zhǎng)類動(dòng)物相比較，基因相似度普遍在96%以上。但是話又說(shuō)回來(lái)了，即使如此，那又能說(shuō)明什么呢？俗話說(shuō)：“失之毫厘，差之千里?！比祟惡屠鲜蠡蛳嗨贫?0%的差距，足以讓人類和老鼠發(fā)展成為截然不同的物種，就連是黑猩猩和人類基因有99%的相似度，僅僅1%的差距，那也還不是和人類有著天壤之別嗎？

如果我們想要在人類和老鼠之間找出什么共同點(diǎn)的話，那么恐怕得回到數(shù)億年前了，人類和老鼠同為哺乳動(dòng)物，而哺乳動(dòng)物最早進(jìn)化于1.6億年前，很多人認(rèn)為哺乳動(dòng)物進(jìn)化于恐龍滅絕之后，實(shí)際上早在侏羅紀(jì)時(shí)代，哺乳動(dòng)物就開始發(fā)育了，而至今為止，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了1.6億年的時(shí)間，人類和其它所有的哺乳動(dòng)物都一樣，最初源于始哺乳動(dòng)物，而最初的哺乳動(dòng)物，就像是一棵大樹的根基一樣，此后在這個(gè)根基之上，哺乳動(dòng)物家族一點(diǎn)點(diǎn)壯大起來(lái)。

?在這棵大樹成長(zhǎng)起來(lái)之后，它不斷分化出各種各樣的分叉，而人類和老鼠，在很早之前就已經(jīng)不在同一個(gè)樹干之上了，隨著時(shí)間的推進(jìn)，人類和老鼠已經(jīng)變得越來(lái)越不同了，而人們普遍認(rèn)為，原始猿類是人類的早期分化點(diǎn)，大約在600萬(wàn)年前，現(xiàn)代猩猩和人類分道揚(yáng)鑣，經(jīng)過(guò)了真的多年的各自演變，人類和黑猩猩的基因差異度也才1%左右，已經(jīng)形成了如此大的外貌、智力方面的差異，更不要提10%的差異了，這已經(jīng)差得太遠(yuǎn)了。

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