出處：奇摩知識+〈網友提供，僅供參考〉

引用：http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1005013000895

RNA一度被認為僅僅是DNA和蛋白質之間的「過渡」，但越來越多的證據清楚的表明，RNA在生命的進程中扮演的角色遠比我們早前設想的更為重要。RNA干擾（RNA interference）的發現使得人們對RNA調控基因表達的功能有了全新的認識，更因為可以簡化/替代基因敲除而成為研究基因功能的有力工具，因此格外引人注意，在2002年度Science評選的10大科學成就中RNAi名列榜首。隨著對小分子RNA研究的不斷深入，研究人員開始認識到：小分子RNA的世界一點都不小。有人推測：小分子RNA可能代表發現了一個新層次上的基因表達調控方式。生物通早在去年底到今年初已經有很多文章介紹有關siRNAs以及其在RNA干擾中的作用（參見綜述：RNAi回顧）以及研究應用方法，在這裡生物通繼續為我們的用戶介紹另一種越來越引人注目的小分子RNA——microRNA。



什麼是miRNA



MicroRNAs (miRNAs)是一種大小約21—23個鹼基的單鏈小分子RNA，是由具有髮夾結構的約70-90個鹼基大小的單鏈RNA前體經過Dicer酶加工後生成，不同於siRNA（雙鏈）但是和siRNA密切相關。據推測，這些非編碼小分子RNA（miRNAs）參與調控基因表達，但其機制區別於siRNA介導的mRNA降解。第一個被確認的miRNA是在線蟲中首次發現的lin-4 和let-7，隨後多個研究小組在包括人類、果蠅、植物等多種生物物種中鑒別出數百個miRNAs。



miRNA 的特徵



已經被鑒定的miRNAs據推測大都是由具有髮夾結構、約70個鹼基大小形成髮夾結構的單鏈RNA前體經過Dicer酶加工後生成的，有5』端磷酸基和3』羥基，大小約21—25nt的小分子RNA片斷，定位於RNA前體的3』端或者5』端。



最近3個研究小組分別從線蟲、果蠅和Hela細胞中鑒定的100個新miRNAs中，有15%跨越線蟲、果蠅和哺乳動物基因組具有高度的保守性（只有有1—2個鹼基的區別），Lau 和Bartel 實驗室的同事更加認為：所有的miRNAs可能在其他物種中具有直向同源物（Ortholog，指那些起源於同一祖先，在不同生物體中行使同一功能的基因群就可比作為一個門類，這些類似的基因被稱為「直向同源物」）。



Bantam 最早被認為是果蠅中參與細胞增殖的一個基因位點。已知幾個包含增強子的轉座子插入跨越這個位點的一段12.3kb區域會導致果蠅的眼和翅重複生長，而由轉座子介導的一段跨越該位點的23kb片斷缺失則導致突變果蠅個體小於野生型果蠅。Cohen和同事用一段3.85kb的片斷導入21kb片斷缺失的果蠅中使其恢復原來的大小。但是奇怪的是表達這個3.85kb片斷中的EST卻沒有同樣的效果。Cohen將這個片斷和瘧蚊Anopheles gambiae的同源序列進行比較，發現一段90bp的高度保守區，經過RNA folding program (mfold)發現這個保守序列可以形成髮夾結構，使得這個區段很像是一個miRNA的前體。這個結果經過Northern blot證實突變果蠅的幼體缺少一個21bp的bantam miRNA ，用這個90bp的mRNA前體經過一系列的「功能缺失」—「功能恢復」實驗，證實 bantam miRNA在細胞增殖中的作用。研究人員用計算機程序檢索在hid mRNA的3』非編碼區找到了bantam的3個潛在的結合位點（ hid是果蠅中一個誘導凋亡的基因），並證實 bantam miRNA抑制hid 的翻譯而非轉錄。



miRNAs的表達方式各不相同。部分線蟲和果蠅的miRNA在各個發育階段的全部細胞中都有表達，而其他的miRNA則依據某種更為嚴謹的位相和時相的表達模式（a more restricted spatial and temporal expression pattern）——在不同組織、不同發育階段中miRNA的水平有顯著差異。



miRNA的功能



對microRNAs (miRNAs)的研究正在不斷增加，原因是科學家開始認識到這些普遍存在的小分子在真核基因表達調控中有著廣泛的作用。在線蟲，果蠅，小鼠和人等物種中已經發現的數百個miRNAs中的多數具有和其他參與調控基因表達的分子一樣的特徵——在不同組織、不同發育階段中miRNA的水平有顯著差異，這種miRNAs表達模式具有分化的位相性和時序性（ differential spatial and temporal expression patterns），提示miRNAs有可能作為參與調控基因表達的分子，因而具有重要意義。



第一個被確認的miRNA——在線蟲中首次發現的lin-4 和let-7，可以通過部分互補結合到目的mRNA靶的3』非編碼區(3』UTRs)，以一種未知方式誘發蛋白質翻譯抑制，進而抑制蛋白質合成，通過調控一組關鍵mRNAs的翻譯從而調控線蟲發育進程(reviewed in Pasquinelli 2002)。



bantam miRNA是第一個被發現有原癌基因作用的miRNA。除了lin-4、let-7，已知還有一些miRNAs可能參與在細胞分化和組織發育過程中起重要作用的基因的轉錄後調控，例如mir-14、mir-23 等。



在植物miRNAs的研究中有兩條線索提示miRNAs可能參與植物的發育過程。一是在carpel factory (car) 突變株中3個miRNAs的表達水平顯著下降。CARPEL FACTORY 是一個類似Dicer的酶，參與植物的發育，其缺失突變株表現為胚胎和葉片發育的缺陷。實驗結果提示這種缺陷是由於缺少miRNAs加工而造成的。多數的植物miRNAs在某些特定組織中高水平表達也提示他們可能參與了植物組織的發育。



對一部分miRNAs的研究分析提示：miRNAs參與生命過程中一系列的重要進程，包括早期發育(Reinhart 2000)，細胞增殖，細胞凋亡，細胞死亡(Brennecke 2003），脂肪代謝（Xu 2003)和細胞分化(Kawasaki 2003)。此外，一個研究表明，2個miRNAs水平的下降和慢性淋巴細胞白血病之間的顯著相關，提示miRNAs和癌症之間可能有潛在的關係(Calin 2002)。



由於miRNAs存在的廣泛性和多樣性，提示miRNAs可能有非常廣泛多樣的生物功能。儘管對miRNA的研究還處於初級階段，據推測miRNAs在高級真核生物體內對基因表達的調控作用可能和轉錄因子一樣重要。有一種看法是：miRNAs可能代表在一個新發現的層次上的基因表達調控方式。



然而，大多數miRNAs的功能仍然是個謎。



miRNA的作用方式



最早被發現的兩個miRNAs——lin-4 and let-7被認為是通過不完全互補結合到目標靶mRNA 3』非編碼區端，以一種未知方式誘發蛋白質翻譯抑制，進而抑制蛋白質合成，阻斷mRNA的翻譯。多個果蠅miRNAs也被發現和他們的目標靶mRNAs的3』非編碼區有部分同源。由於miRNAs和其潛在的目標靶之間並非完全互補，這使得通過信息學的方法鑒定miRNA的目標靶位點變得困難。因而也無法確定miRNAs的作用方式是什麼，以何種機制影響mRNA的翻譯，以何種方式調控基因表達。miRNAs的作用目標靶和活性機制一直是各地的研究人員的關注熱點。



在植物中目前有一個miRNA和3個潛在的目標靶基因完全互補（這些scarecrow 基因編碼潛在的轉錄因子），儘管目前還不清楚這些基因是否就是miRNA的目標靶，這仍是第一次發現miRNA 和其潛在的目標靶完全互補，也提示miRNA可能包含和siRNA類似的作用方式。



識別 miRNAs的方法



多個研究小組採用生物化學結合是生物信息學的方法開展對miRNAs的研究工作。由於據推測都是由Dicer酶降解RNA得到的，21—23個鹼基大小、有5』端磷酸基和3』羥基的RNA片斷，有的實驗室採用改良的定向克隆方法來篩選具有相同特徵的小分子——篩選一定大小的RNA分子，連接到3』和5』的適配子（adapters），逆轉錄並通過PCR擴增、亞克隆並測序。miRNA前體在基因組上的定位和聚類是通過向基因組數據庫查詢進行。這個方法有助於判斷miRNAs是否是mRNAs、tRNAs、rRNAs等分子的降解產物。



有的實驗室通過一種RNA folding program 』mfold』 來判斷C. elegans 和C. briggsae 之間的高度保守區域是否含有潛在的miRNA前體，然後用Northern Blots的方法來確定這些miRNAs是否真的表達了。



儘管有數百個miRNAs通過生化或者是生物信息學的方法被鑒別出來，已經鑒別出來的miRNAs只不過是滄海一粟，由於很多已經鑒別出來的miRNAs是從單個克隆中鑒別出來的，所以可以假設還有很多miRNAs在分離和鑒定過程中被「漏掉」了，測序工作還遠遠不夠。



miRNA和siRNA的關係



miRNA和siRNA之間的關係令人迷惑。從表面上說，一個是非編碼的單鏈小分子RNA，在進化上高度保守，通過翻譯抑制調控基因表達而不影響轉錄本的穩定性；另一個是針對編碼區的雙鏈小分子RNA，每個轉錄本都可能有很多個siRNAs，是通過降解目標靶，在轉錄後調控基因表達。由於每個mRNA模版可能產生很多個siRNAs，要給每個siRNA定一個基因的名字就很困難。miRNA是進化進程中高度保守的，因此給直向同源物一個同樣的名字可能有助於瞭解他們的功能，而給另一個物種中一段無關的序列一個同樣的名字就容易造成混亂。



然而，據推測miRNAs通常是由較大的（70-90 nt）的莖環結構（髮夾結構）前體經Dicer酶切割得到的，而Dicer同樣負責將長雙鏈RNA切割為siRNA，而且二者的長度也差不多，同樣有調控基因表達功能。因而這兩類小分子RNA之間的關係格外令人關注。



兩個廣為人知的miRNA——在線蟲中首次發現的lin-4 和let-7，可以通過部分互補結合到目的mRNA靶的3』非編碼區(3』UTRs)，通過一種未知方式誘發蛋白質翻譯抑制從而抑制蛋白質合成。這種結合併不誘導mRNA靶的降解，就是說作為翻譯抑制子本身不影響對應mRNA的丰度，其原因據推測是由於miRNA和結合位點之間不完全互補。這就區別於siRNA的介導的mRNA的降解。但是其他一些miRNAs可能以類似siRNA的方式介導目的RNA的降解。實驗表明引入和let-7目的mRNA靶完全互補的miRNA會誘導mRNA靶的降解。還有實驗結果表明一些miRNA，包括在植物中發現的Scarecrow miRNA，能結合完全互補的mRNA鏈從而降解mRNA序列，抑制蛋白合成。這提示miRNAs可以和siRNAs一樣作用，這兩種小分子RNA作用通路可能有重疊的部分。這種重疊同樣提示siRNAs可能也有和miRNAs同樣的功能。



一個很有趣的實驗證實這個觀點：Doench和同事挑選一個已知在體內可以有效使CXCR4基因沉默的siRNA，然後在螢光素酶報告基因的3』端插入對應的CXCR4結合位點——其中一個拷貝是插入一個完全匹配的CXCR4結合位點，另一個拷貝插入4個只有3』和5』端匹配，而中間不同的CXCR4結合位點，這樣選定的siRNA就不能完全結合到這個結合位點——中間形成一個突起的不匹配的環。將這兩個拷貝轉入Hela細胞並用siRNA誘導基因沉默。結果很有趣——兩個實驗都錄得螢光素酶活性下降了超過10倍，RT-PCR和Northern分析證實，第一個實驗的螢光素酶轉錄本下降了超過10倍，這正是正常的siRNA介導的RNAi反應，目標靶mRNA降解導致表達水平的下降，而第二個實驗中螢光素酶轉錄本僅僅下降1.2倍，這種目的基因表達水平下看起來像源於miRNA介導的翻譯抑制降，而不是siRNA介導的影響mRNA的穩定性導致。實驗表明：siRNA可能以miRNA的方式作用於mRNA。實驗人員還進行了另一個實驗：改變第二個實驗中的不匹配環的鹼基序列看起來不影響抑制效果，但是siRNA和報告基因上的結合位點的匹配程度越高抑制效果越好，增加siRNA的量，抑制效果越好——這一點和siRNA抑制的情況一樣——唯一不同的是：完全匹配的結合位點（siRNA作用方式）可以單獨起作用而相互不影響，而增加不完全配對的結合位點（注意在第二個實驗中用了4個CXCR4結合位點）的個數對翻譯抑制有顯著的加乘作用。



在哺乳動物細胞中還沒有找到內源的siRNA，外源的siRNA介導的RNAi作用正是一種抵禦機制。而miRNAs則廣泛存在於哺乳動物細胞中，從理論上推測可能參與多種調控作用。這兩種小東西的作用機制和相互關係的本質就顯得更加撲朔迷離。如何在實驗中正確鑒定siRNA和miRNA，甚至是其他的小分子RNA都成為一個值得關注的問題。



未來要解決的問題



miRNAs在多個物種中廣泛被發現，而且在進化上高度保守。這些「小玩意兒」留給我們一大堆謎團：miRNA的確切功能是什麼？它的目標靶是什麼？作用機制是什麼？也許需要對植物或者線蟲的基因組進行miRNAs突變株的篩選，在果蠅中可以用targeted-disruption缺失miRNA序列。對miRNA突變株伴隨的表型缺失進行研究，有助於解釋miRNAs的功能。



正如Phillip Zamore說的：「如果miRNAs在進化的進程中如此高度保守而沒有任何實際功能，那真是大自然拿科研人員開涮——而且是一個殘酷的玩笑」。



研究miRNA的新工具



隨著小分子RNA日益收受到研究人員的重視，很多研究小分子RNA的新方法不斷推出。



小分子RNA的分離



由於小分子RNA可能參與分化、發育、組織生長、脂肪代謝等生理過程，在不同的組織和發育階段的表達水平有所不同，進一步瞭解小分子RNA的生物功能需要確定其在各種生物樣品中的表達水平，因而需要一種精確的定量純化方法，從而得到可信的數據。



現行的RNA純化方法包括有機溶劑抽提+乙醇沉澱，或者是採用更加方便快捷的硅膠膜離心柱的方法來純化RNA。由於硅膠膜離心柱通常只富集較大分子的RNA（200nt以上），小分子RNA往往被淘汰掉，因而不適用於小分子RNA的分離純化。有機溶劑抽提能夠較好的保留小分子RNA，但是後繼的沉澱步驟比較費時費力。mirVana miRNA Isolation Kit是採用玻璃纖維濾膜離心柱(glass fiber filter，GFF)，既能夠有效富集10mer以上的RNA分子，又能夠兼備離心柱快速離心純化的優點，是一個不錯的選擇。對於特別稀有的分子，由於需要分離大量RNA而導致高背景而降低靈敏度，還可以進一步富集10mer到200bp的小分子RNA來提高靈敏度。



小分子RNA探針的制備



方法其實很簡單：只需要準備目的基因的一小段寡核苷酸序列，3』端另外增加8個和T7啟動子互補的鹼基，將這段寡核苷酸和T7啟動子引物退火，用Klenow大片斷補齊得到雙鏈的轉錄模版，然後用T7 RNA聚合酶、rNTP和標記物混合，體外轉錄得到標記的小分子RNA探針。這種方法可以快速制備各種標記（同位素、非放射性標記均可）的小於100nt的小分子RNA探針，適用於包括RPAs，Northerns 和原位雜交等各種方法檢測小分子核仁RNA( small nuclear RNA,snRNA)，small interfering RNA (siRNA),，micro RNA (miRNA)和 mRNA。非放射性標記的探針還可以用於原位雜交研究miRNA或者mRNA在組織中的分佈。



小分子RNA的檢測



由於小分子RNA是一類很小的分子，部分小分子RNA表達水平可能很低，因而需要極為靈敏而定量的分析工具。由於其分子很小，用RT-PCR的方法來定量研究非常困難，目前多數研究人員採用Northern Blots——一種技術複雜而費力的方法來檢測小分子RNA的存在。傳統的Northern Blot的方法是是用探針檢測固相支持物（膜）上的目標分子，由於用探針檢測液相中的目標分子遠比檢測固相中的目標更為靈敏，生物通在這裡為大家推薦一種基於核酶保護分析方法改進的新方法——將同位素標記好的小分子RNA探針和待檢測樣品混合雜交，未雜交的RNA和多餘的探針用單鏈核酸酶消化，然後使核酸酶失活，並純化雜交的RNA分子，最後通過變性膠電泳放射自顯影檢測結果。這個基於液相雜交的新方法不但操作簡單而快速，而且靈敏度極高——可以半定量檢測少至10ng總RNA模版中的小分子RNA，或者說，可以檢測attomole (10-18 mol)級別的靶目標！靈敏度是Northern Blot的100倍。除此之外，研究人員還可以在同一個樣品中同時檢測多個小分子RNA和長的RNA模版。應該說，這個靈活巧妙的設計可以為從事小分子RNA實驗的研究人員帶來不少方便。



總而言之，無論是siRNA, miRNA, snRNA還是其他的小東西，小分子RNA研究的不斷深入將幫助我們揭示更多生命的奧秘。(http://www.ebiotrade.com/)

出處：奇摩知識+〈網友提供，僅供參考〉

引用：http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1005031702144

2003年末，美國《科學》雜誌評出年度十大科技科學成就，關於小核糖核酸的研究成果再次入圍，該項研究已經連續數次獲得《科學》「年度十大科技突破」稱號。小核糖核酸在生命科學領域扮演著越來越重要的角色，科學家們希望能夠借助它的力量治療惡性疾病並更好地控制基因表達。

　　



　　從「配角」到「主角」



　　人類對遺傳基因的研究已經進行了上百年，一直以來，科學家們的目光無不專注於脫氧核糖核酸（DNA）的研究領域。然而上世紀90年代以來，以往並不受重視的核糖核酸（RNA），尤其是短鏈的小核糖核酸（miRNA），開始展現自身的價值。2000年對於核糖核酸的研究進展被美國《科學》雜誌評為重大科技突破；2001年「RNA干擾」作為當年最重要的科學研究成果之一，再次入選「十大科技突破」；2002年對於小RNA的研究更是榮登「十大科技突破」榜首；去年小核糖核酸的研究第四次入選「十大科技突破」，排在第四位。北京大學生物化學及分子生物學系原系主任朱聖庚教授指出，對於小RNA的研究連續多年被評為重大科技突破，足以看出國際學術界對其研究的重視。在生命科學的舞臺中，RNA已經逐步擺脫了DNA光芒的掩蓋，從「配角」變成「主角」，並且對DNA的中心地位提出了新的挑戰。



　　1986年美國學者吉爾博特（W‧Gilbert）提出「RNA世界」的假說，認為生命起源時最早出現的是RNA。專家介紹，在生命發育的最初期，蛋白質根據DNA儲存的遺傳信息合成，同時DNA的合成需要蛋白質作為■來催化複製，兩者不能相互脫離。那麼最先出現的是蛋白質還是DNA？這就好像■與蛋之間的關係。吉爾博特指出，RNA既能像DNA一樣攜帶遺傳信息，又能像蛋白質一樣起催化功能，就是說RNA兼有DNA和蛋白質的功能———能夠自我複製，又能遺傳信息，所以科學家們推測在生命起源早期，首先出現的是RNA。



　　2001年科學家發現，一小段RNA可以關閉線蟲體內的基因，這與早前發現的，一些RNA小片段能使植物基因處於關閉狀態的基因抑制現象十分相似；隨後，又在老鼠和人的體細胞中發現了類似的RNA干擾現象。分子生物學家們認識到，這種RNA干擾對研究基因功能可能有非常重要的價值。



　　2002年針對核糖核酸的進一步研究表明，一些長度較短的小核糖核酸，能夠對細胞和基因的很多行為進行控制，如打開、關閉多種基因，降解一些不需要的信使RNA。其中最令人興奮的發現是，小核糖核酸在細胞分裂過程中也能發揮重要的控制作用，可以指導個體的發育和分化。



　　繼發現長度較短的核糖核酸能調控基因表達之後，2003年科學家們繼續專注於小RNA如何協調細胞習性的研究，正在探索如何利用小核糖核酸的本領來對付疾病。有關專家指出，這一領域的研究發現可以為操作干細胞分化提供新工具，並且可以用於探索治療癌症等由於基因組錯誤所導致的疾病的新方法。



　　不只是「信使」



　　長期以來科學家們從事生命科學領域的研究，尋找生命核心的遺傳材料。人們最終發現從細菌到最高級的生物———人類，其生長所需的全部命令和信息都儲藏在DNA這個密碼庫裡，脫氧核糖核酸理所當然地成為了生命科學領域的明星；而核糖核酸好像「灰姑娘」一樣一直遭受冷落。RNA被認為是「信使」和蛋白質合成的「模板」，不斷忙碌著，按照DNA的命令，把氨基酸合成蛋白質，構造生命的基礎。朱聖庚教授指出，越來越多的研究成果顯示，RNA的作用被人們小看了，它不光是遺傳的「信使」，在某種程度上也扮演「糾錯者」和「控制者」的角色，DNA攜帶的遺傳信息經由RNA才得以表達。



　　在對於核糖核酸的研究中，「RNA干擾」的發現具有重大意義。朱教授介紹，RNA干擾現象最早是在線蟲體內發現的：長度在20多個核■酸的RNA能夠與控制發育程序的一些蛋白質mRNA互補，抑制其翻譯功能。隨後科學家們發現，大小在22個核■酸左右的RNA廣泛存在於所研究的各種生物中，這種被稱為小RNA的核糖核酸也能夠與蛋白質形成複合物以影響基因活性，調節細胞的基因表達。專家介紹，生物在生長發育過程中，基因表達的時間和空間程序的控制，通過小RNA進行調節，一些能夠控制生物生長發育的蛋白質mRNA也受到小RNA的調控。



　　朱教授指出，小RNA的發現極大豐富了對RNA在基因表達調控中重要性的認識。他認為，基因好像一個藏有豐富資料的圖書館，各種圖書資料都儲存在裡面，RNA的作用正是把這些圖書資料的信息整理出來，用於指導實踐活動，所以是RNA對基因的解讀控制著生物的生長、發育、分化這些過程。



　　「關閉」有害基因



　　在對核糖核酸的不斷深入研究中，科學家們發現，某些小RNA分子能夠通過引導基因打開或者關閉來決定細胞的命運。朱聖庚教授指出，各種疾病總是和某些基因的活動有關，我們瞭解了RNA對基因表達的調節、控制，就可以通過它干擾、影響這些基因的活動，從而達到對疾病預防和治療的目的。



　　專家介紹，在植物實驗中，人們發現雙鏈RNA能夠阻止引入到植物中的外來基因的表達，而且使植物中原有的相同基因受到抑制，引起「基因沉默」。「基因沉默」是外來基因引起植物自身的反應，RNA干擾的機制與此相似。朱教授解釋說，在一些異常情況下，例如外源基因進



　　入細胞，病毒入侵，或者是自身合成RNA中出現錯誤，細胞內就會產生雙鏈RNA，來阻止這些異常基因的表達。在這裡雙鏈RNA成為一種信號，雙鏈RNA產生後，就會引起細胞抑制異常基因的表達，使機體藉以將異常基因消除，因此RNA干擾又被稱為基因組的免疫。朱教授進一步指出，RNA干擾實際上是一種核酸免疫，與抗原抗體的免疫機制相類似，外來的核酸或自身不正常的核酸產生，就會出現雙鏈RNA，從而引起RNA干擾，阻止有害基因的表達。專家介紹，近期的一些研究發現，細胞內不僅可以通過RNA干擾阻止有害基因的表達，與RNA干擾的作用機制相類似，細胞內還有一些小RNA在進行基因表達的調節。



　　小RNA和RNA干擾的研究，將為人們控制某一特定基因的打開或關閉奠定基礎。這一研究具有廣泛的應用前景，科學家們認為它將掀起一場生命科學的革命。朱聖庚教授指出，如果我們瞭解一些基因表達調節的過程，利用細胞本身的這些功能，人為加以引導，可以通過小RNA對基因表達進行調節———促進有益基因表達而關閉有害的基因，這一研究將成為取得醫學突破的新途徑。專家表示，隨著對核糖核酸研究的加深，已有一些RNA製品應用於農業和臨床治療中，但是這一技術真正應用於人類疾病的防治尚待時日，還需要科學家廣泛深入和細緻持久的研究。朱教授說，「目前小RNA對基因調節的研究正在實驗室中進行各種探索，已經有許多出色的工作，但這些成果應用到臨床也需要一定的過程：在實驗室中成功的實驗，可以逐步在動物身上做，進而過渡到臨床，現在正處在這樣一個逐漸深入的過程中。」



　　啟動RNA組研究



　　朱聖庚教授介紹，我們國家對於RNA的研究曾經一度處於世界先進水平。在上世紀60年代，生物學領域剛剛開始瞭解核糖核酸的結構和功能，我們就進行了對RNA的研究，所以在1981年，我國出色地完成了一種小分子RNA———酵母丙氨酸tRNA的全合成，而且這種人工合成的RNA分子具有生物活性，完成了全部的■基修飾，其產率和活性是世界上最高的。朱教授進一步指出，目前在RNA研究領域，國內一些實驗室的工作也十分出色，研究水平是國際一流的。據介紹，國內有一些非常優秀的科學家從事核糖核酸的研究，他們眼光很敏銳，所研究的課題領先國際，並且對RNA的應用研究也有許多成果。其中，上海生化所有關RNA的研究以及中山大學、武漢大學對於小RNA作用的研究等課題都有著卓越的成績。



　　但朱教授也指出，目前國內RNA的研究應受到更大的重視。雖然我國對於RNA的研究在某些方面曾領先世界，但目前總體來說還是十分薄弱的。隨著基因組研究取得輝煌的成就，人們的注意力逐漸轉移到DNA的研究中；在基因組的整個測序工作得到決定性的結果後，人們意識到僅僅研究DNA是不夠的，還必須研究DNA的基因產物———蛋白質，所以蛋白質研究又重新活躍起來，科學家們提出了蛋白質組的研究計劃；可是解讀DNA遺傳信息的關鍵分子RNA在我國卻一直沒有得到重視。朱教授說：「目前我們的研究是抓了兩頭漏了中間，DNA就像儲存遺傳信息的磁盤，RNA是磁盤信息的處理器，負責解讀基因遺傳信息，用於指導蛋白質的合成；這其中RNA作為中間環節，是基因遺傳活動的核心，可是這一部分卻被長期忽視。」據介紹，在上世紀80年代初，朱聖庚教授已經在實驗室中分離出小RNA，並且證實它的長度就是在20多個核■酸，可是這項研究工作沒有受到足夠的重視，由於研究經費困難，組織科研隊伍也有局限，所以與小RNA的研究成果擦肩而過。朱教授認為，目前國內的RNA研究應盡快引起重視，落實相關的RNA研究項目，並應該在後基因組計劃，蛋白質組計劃後，盡快啟動RNA組計劃的研究，使我國的核糖核酸研究取得新的突破。



　　



　　鏈接：DNA與RNA：脫氧核糖核酸（DNA）是生物的遺傳物質，在染色體上以雙螺旋結構存在，科學家們把它的立體形狀形容成「一座兩邊有扶手、繞著同一豎軸螺旋上升的樓梯」。DNA的每條單鏈由脫氧核糖、核■酸和磷酸構成。磷酸「規規矩矩」地排在鏈上，而核糖則伸出一隻「手」，將離開主鏈與鄰鏈進行「社交活動」的核■酸上的■基緊緊握住，因此，每條核糖、磷酸主鏈上都向內以■基和■對著延伸，並互相連接，恰好形成了這個有雙扶手樓梯的一級級「臺階」。核■酸的■基有四種，分別為胸嘧啶、腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶，它們的功能之一就是與鄰鏈的四種■基進行有規律的配對：腺嘌呤與胸嘧啶，鳥嘌呤與胞嘧啶，絕無任何差錯。這種功能決定了從親代得到的遺傳信息可以傳遞給每一個子細胞。



　　核糖核酸（RNA）包括三類：核蛋白體核糖核酸（rRNA）、轉運核糖核酸（tRNA）和信使核糖核酸（mRNA）。核蛋白體糖核酸是細胞中核糖體的組成成分，它參與蛋白質的合成過程，其分子為螺旋結構，與多種蛋白質分子共同構成核蛋白體的大、小兩個亞基，如同兩個大小不一的皮球。兩個大小亞基的結合就是蛋白質合成的開始，蛋白質合成一旦終止，它就分離為獨立的兩個大、小亞基。轉運核糖核酸是核糖核酸RNA中分子最小的一種，其作用在於轉運某一特定的氨基酸分子到信使核糖核酸分子上，它基本是單鏈，但常自交成雙股螺旋。信使核糖核酸的作用是從核內脫氧核糖核酸DNA分子上轉錄出遺傳信息，經細胞核孔帶到核外的核蛋白體上，作為合成蛋白質的直接模板，起到信使的作用。信使RNA分子中核■酸的排列順序，由DNA所決定。



　　

出處：奇摩知識+〈網友提供，僅供參考〉

引用：http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1306051615845&q=1406012008988&p=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E7%9A%84%E5%8A%9F%E8%83%BD

前言
　
 
《關鍵詞》細胞、單細胞生物、多細胞生物、細胞學說、細胞膜、細胞質、細胞核、細胞壁、組織、器官、系統
　
 
         地球上的生物種類雖然繁多﹐但是他們的基本構造卻是一樣﹐都是由細胞構成的。一些原始的生物體僅由一個細胞構成﹐叫做單細胞生物（圖2-1）﹐例如細菌、矽藻和眼蟲等。這些單細胞的生物體也都具有代謝、生長、生殖和感應等生命現象。大部分的生物則由許多細胞組成﹐稱為多細胞生物（圖2-2）。這些多細胞生物體的各個細胞彼此分工合作﹐以維持完整的生命現象。
　
 
 
 
圖2-1　單細胞生物
1.細菌　2.矽藻　3.眼蟲　4.變形蟲
 

 
 
 
 
圖2-2　多細胞生物
1.串珠藻　2.鳥巢菌　3.大金髮藻　4.臺灣杜鵑
5.海葵　6.深山粉蝶　7.花腳蟹　8.藪鳥
 

2-1. 細胞
        三百多年前﹐英國科學家虎克（Hoooke）﹐用自製的顯微鏡觀察植物軟木塞的薄片（圖2-3）﹐看到許多蜂窩狀且中空的小格子﹐就稱這些小格子為細胞。後來科學家們發現﹐動、植物的身體都是由細胞構成的﹐於是便確立了細胞學說----生物是由細胞構成的﹐亦即是﹐細胞是構成生物體的基本單位。

　　雖然虎克所看到的軟木塞細胞是空的小格子﹐其實活的細胞都是充滿了各種物質。構成細胞的主要物質為水、醣類、脂質、蛋白質和核酸等。
　
 
　 
圖2-3　顯微鏡
　　虎克時代使用的光學顯微鏡，和他所看到的軟木栓薄片小格子。
       水是由氫和氧組成的化合物﹐是細胞內含量最多的物質﹐通常佔70﹪；例如人體內的水約佔體重的三分之二。水是細胞內最好的溶劑﹐參與細胞內代謝的各種化學反應﹐它對生物的生理機能非常重要﹐例如調節動、植物的體溫。

　　醣類又稱為碳水化合物，是由碳、氫和氧三種元素組成的化合物﹐其中氫和氧的比例與水一樣為2：1﹐是細胞內供應能量的主要物質。葡萄糖是醣類的一種﹐細胞行呼吸作用時﹐便分解葡萄糖而釋出能量。植物經光合作用所產生的葡萄糖﹐可以轉變為澱粉（一種醣類）而儲藏；動物由植物所取得的醣類則轉化為肝糖（一種醣類）﹐儲藏在肝臟或肌肉中。動、植物所儲藏的醣類﹐皆可供需要時利用。

　　脂質亦含有碳、氫和氧三種主要元素﹐它是細胞內各種膜的成份之一﹐這些膜（如細胞膜、核膜、葉綠體膜等）由磷脂質和蛋白質構成；膜會組成各種小構造，其內各自含有不同的酵素，而進行不一樣的化學反應﹐進而行使不同的功能。醣類的氧化是細胞內能量的主要來源﹐脂質亦是細胞內供應能量的物質。

　　蛋白質是構成細胞質的重要物質﹐是由許多胺基酸組成的﹐它除了碳、氫、氧三種元素外﹐尚有氮和硫﹐目前所知胺基酸有21種。植物可以合成各種不同的胺基酸﹐但是人類和其他動物不能合成所有種類的胺基酸﹐必須由食物中獲得他們不能自行合成的胺基酸﹐因此我們日常飲食切勿偏食。如前所述﹐生物需要能量時﹐細胞會先分解醣類﹐再分解脂質﹐最後才是分解蛋白質。

　　核酸可分為去氧核糖核酸（簡稱DNA）和核糖核酸（簡稱RNA）兩種﹐他們是由碳、氫、氧、氮和磷等元素組成的。DNA是細胞內的遺傳物質﹐RNA則可傳遞DNA的訊息﹐以合成蛋白質。
　
 
        細胞通常很小﹐要用顯微鏡才能觀察到。細胞的基本構造可分細胞膜、細胞質和細胞核三部份（圖2-4）。細胞膜位於細胞表面﹐能控制細胞內外物質的進出。細胞中通常只有一個細胞核﹐細胞核內含有遺傳物質ＤＮＡ，外有核膜包圍。細胞核是細胞的生命中樞﹐若將細胞核去除﹐則細胞的代謝便逐漸衰退而死亡。細胞質介於細胞膜和細胞核之間﹐有多種構造散布其間﹐這些構造都是由膜包圍的﹐進行不同的化學反應﹐如液胞和植物的葉綠體（見第三章）。植物細胞還多了細胞壁（圖2-4）﹐它位在細胞膜的外面﹐對植物細胞有支持的作用。 

 
圖 2-4 細胞的構造　1.動物的細胞　2.植物的細胞
 

        不同的細胞有不同的形狀（圖2-5；活動2-1和2-1）﹐也具有不同的功能。例如植物的表皮細胞排列緊密而扁平﹐具有保護的功能；輸送水份的細胞呈管狀﹐以利水份運輸。動物的肌肉細胞細長﹐有運動和收縮的功能；神經細胞則有很多突起﹐可以迅速傳遞訊息。
 
 
圖2-5 各種不同形狀的細胞
1.洋蔥的表皮細胞　 2.植物輸導水分的細胞
3.哺乳類的肌肉細胞 　4.人類脊髓神經細胞

2-2. 構成個體的層次
        組成生物體的各種細胞﹐各職所司﹐分工合作﹐使生物體表現出生命現象。一種或數種功能相同的細胞集合在一起﹐形成組織。數種不同的組織又再集合一起﹐形成特定形狀的構造﹐構成器官。在動物方面﹐功能相同的器官﹐又再聯合起來形成系統。所有的系統聯合起來形成一個生物體（圖2-6）

圖2-6
 
          以人為例﹐胃表面的上皮組織（圖2-7）是由單層的細胞構成。其下有肌肉組織（圖2-7）﹐這兩種組織和其他數種組織構成胃。胃是一種消化器官（見圖3-5）﹐可以消化食物。胃和口腔、咽、食道、小腸、大腸、唾腺和胰臟等器官形成消化系統。此外﹐鼻、喉、氣管、支氣管和肺等器官形成呼吸系統（見圖6-3）。人的消化系統、呼吸系統、循環系統（見圖4-15）和神經系統（見圖5-2）等構成一個機能完整的個體。

圖2-7
 

        植物體可分為營養器官和生殖器官﹐根、莖和葉為營養器官﹐花、果實和種子與繁殖有關﹐為生殖器官。器官內的組織﹐可依其細胞的型態和生理機能而分類﹐例如分生組織位於根尖和莖頂﹐可以不斷進行細胞分裂；位於根、莖和葉內的疏導組織可輸送養分和水份（圖2-8）。 

出處：奇摩知識+〈網友提供，僅供參考〉

引用：http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1008020604011

認識癌症

出處：奇摩知識+

引用：http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1004120902424

時間︰2003年08月09日

地點︰文化大學推廣教育部

主講人︰周成功（陽明大學生命科學系教授）



癌症不僅破壞正常的生理系統，也使得病患的人生支離破碎。

知己知彼百戰百勝，想要打擊癌症，就得先徹底了解它！

科學人雜誌特別邀請陽明大學周成功教授，從癌細胞的特異功能談起，

介紹癌症與基因突變的關係，並帶領讀者了解目前癌症的治療方法與預防之道！



癌細胞有哪些特性？

癌細胞特性就是能夠不停地分裂生長，

一旦指揮正常細胞的指令發生一些錯誤，

無法正常進入分化、休眠或死亡，

細胞唯一能做的就是持續生長分裂，

也就是癌症最重要的特色。

正常細胞必須與其他細胞有某種程度的接觸，

才能調控彼此的生長，但癌細胞喪失了這種調控能力，

所以不受細胞間的生長指令所控制。



癌症起源於基因突變：

絕大多數的癌細胞起源於基因突變。

基因突變原因有非常多種，

第一種是所謂染色體轉位（translocation）：

通常發生在細胞分裂時，染色體的分配發生錯誤，

例如慢性白血症就是染色體9與22發生轉位。

如果細胞的染色體發生這種轉移，此細胞未來成為癌症的機會非常高。

這表示染色體裡重要的基因發生了根本的結構性改變。

第二是環境中的致癌物質或突變劑造成的突變，包括化學物質、放射線、病毒等。

最有名的致癌物質是真菌分泌的黃麴毒素，

人吃入體內後，肝臟代謝成為aflatoxin-2,3-cpoxide，會去攻擊DNA，

修飾DNA上頭的鹼基，使得DNA上的遺傳訊息發生錯誤，而失去正常的調控功能。

第三是遺傳上的疾病，病人本身負責修補基因的基因受損，

他們便很可能得到癌症：

例如「著色性乾皮病」（xeroderma pigmentosum）這種皮膚癌。



單一基因的突變是不夠的！

從流行病學的統計調查可知，年齡vs.癌症發生率的關係，

並非一條直線，所隱藏的訊息是癌症並非單一事件所造成。

由這曲線可計算出，至少要5~7次的基因變化，才會有這樣的曲線。

是因為隨著年齡，基因突變累積到了一個足夠的值，才會開始出現癌症。

正常的細胞有所謂的細胞老化的現象，也就是分裂的次數有限。

正常細胞在培養皿培養，只能分裂70次左右，然後越來越慢，

完全停止分裂（細胞雖然沒死）。但是癌細胞卻可以持續不斷地分裂。



癌細胞的六種特異功能：

癌細胞之所以不同於正常細胞，是因為它有六種特異功能。

第一，癌細胞缺少正常的指令也能生長，有可能是癌細胞的基因發生突變，

持續不斷對內發出一些訊息，而獨立自主地生長分裂了。

第二是癌細胞會不理周圍正常細胞發出的停止生長指令。

第三，癌細胞可逃避內建的自我毀滅機制，

當細胞裡的DNA複製發生大量錯誤，

細胞會啟動一個自殺程式，

但癌細胞的自殺程式可能壞掉了，

因此將這些錯誤傳下去給子細胞。

第四就是建構新生血管的能力，

癌細胞可以吸引新生血管長到腫瘤內部；

若能阻止新生血管的生長，

便可以中斷癌細胞養份的供應，讓腫瘤餓死。

第五是永生，這裡的永生是指失去細胞老化的機制。

最後，也是癌症最可怕的能力，就是擴散，侵犯別的組織。



致癌基因與抑癌基因：

我們把與癌症有關的基因變異區分成兩類，

第一類是顯性的基因，扮演的是「油門」的角色，

如果這種基因多了，細胞便不受控制；

另一種即是「煞車」，一個細胞可能有兩個「煞車」，

但只要一個壞掉，細胞也可能不受控制。

癌細胞裡的這些基因突變，是讓它得到新的「油門」，

失去重要的「煞車」，結果就是生長奇特的癌細胞。



癌症的治療：

癌症的治療在過去100年來，進展有限。

以外科手術將腫瘤切除，是最有效的方式，前提是這個腫瘤長得很規矩。

放射性療法是破壞腫瘤的DNA，可導致癌細胞死亡。

最近20年裡，化學藥物的療法有突飛猛進的進步，

它是利用化學藥物殺死過份分裂的腫瘤、誘導癌細胞分化，或阻止血管生長。

另外還有免疫治療，利用免疫系統的特性來清除癌細胞；基因治療則是另一種新的方向。



如何預防癌症？

癌症是可以預防的嗎？當然可以。

如果我們已經了解了癌細胞的起源是基因突變，

基因圖便有很大衣部份是來自環境中的化學致癌物與病毒。

及早發現，是癌政治療最重要方法。

如何避免？

減少與致癌物的接觸、減少病毒的感染。

台灣肝癌比例高，是因為B型肝炎、C型肝炎很流行；EB病毒可導致鼻咽癌。

B型肝炎病毒可以透過疫苗來阻斷感染途徑，台灣小孩B型肝炎罹患率降低許多。

早期診斷也很重要，在癌症發生過程中，

當X光看得到的腫瘤，已有108個癌細胞；

若等到真正出現症狀，都已經太遲了。