RNA 研究方法（RNA Methodologies）

——A loboratory Guide for Isolation and Characterization(Fourth Edition)

作者： Robert E.Farrell Jr

出版： 科学出版社

索书号： Q522-33/F245(4)/2011/Y

ISBN: 978-7-03-030623-4

藏书中心：武大外教中心

RNA是以DNA的一条链为模板，以碱基互补配对原则，转录而形成的一条单链，主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息向表型转化过程中的桥梁。在此过程中，转运RNA(Transfer RNA,tRNA)是携带与三联体密码子对应的氨基酸残基与正在进行翻译的mRNA结合，而后核糖体RNA(Ribosomal RNA,rRNA)将各个氨基酸残基通过肽键连接成肽链进而构成蛋白质分子。

RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤，G鸟嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶。其中，U尿嘧啶取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成为RNA的特征碱基。

RNA主要分为

一、mRNA（信使RNA）

1961年Jacob与Sydney Brenner和Matthew Meselson一起发表了关于信使假说的证据。实验发现，T2噬菌体感染大肠杆菌后，其RNA分子与宿主核糖体结合，合成噬菌体蛋白。表明核糖体合成的蛋白种类取决于与之结合的mRNA而非rRNA。其他研究者亦鉴定出一种更好的信使——一组与核糖体瞬时结合的不稳定RNA。与rRNA不同，mRNA碱基的组成与T2噬菌体DNA相似，支持了mRNA而非rRNA是信息分子的假设。

现在我们已经证实，mRNA功能是在蛋白分子合成过程中，作为“信使”分子，将基因组DNA的遗传信息（即碱基排列顺序）传递至核糖体，使核糖体能够以其碱基排列顺序掺入互补配对的tRNA分子，进而合成正确的肽链，实现遗传信息向蛋白质分子的转化。

在真核生物中，转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列，大约只有25%序列经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA(pre-mRNA）在分子大小上差别很大，所以通常称为不均一核RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA）。

原核生物mRNA一般5′端有一段不翻译区，称前导区，3′端有一段不翻译区，中间是蛋白质的编码区，一般编码几种蛋白质。真核生物mRNA（细胞质中的）一般由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区（编码区）、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴构成。

二、tRNA

又称转运RNA。如果说mRNA是合成蛋白质的蓝图，则核糖体是合成蛋白质的工厂。但是，合成蛋白质的原材料——20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此，必须用一种特殊的RNA——转移RNA（transferRNA，tRNA）把氨基酸搬运到核糖体上，tRNA能根据mRNA的遗传密码，依次准确地将它携带的氨基酸，掺入正在合成的肽链中，实现肽链的延伸。所有tRNA的3’端都有相同的三个碱基（CCA），该位点是tRNA负载氨基酸残基的靶位。氨基酸通过其分子的羧基与tRNA末端腺苷的2’-OH或3’-OH间的酯键附着到tRNA上。每种氨基酸可与1-4种tRNA相结合，已知的tRNA的种类在40种以上。

三、rRNA

又称核糖体RNA（ribosomalRNA），rRNA是组成核糖体的主要成分。核糖体是合成蛋白质的工厂。在大肠杆菌中，rRNA量占细胞总RNA量的75%～85%，而tRNA占15%，mRNA仅占3～5%。

rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体（ribosome）。大肠杆菌核糖体的30S亚基由1分子沉降系数为16S的rRNA和21个核糖体蛋白组成。50S亚基则由2个rRNA（23S+5S）和34个核糖体蛋白组成。真核生物的核糖体更加复杂，由1个以上的rRNA分子和更多的蛋白质组成。如果把rRNA从核糖体上除掉，核糖体的结构就会发生塌陷。

S为沉降系数（sedimentationcoefficient），当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度与粒子的大小直径成比例。5S含有120个核苷酸，16S含有1540个核苷酸，而23S含有2900个核苷酸。而真核生物有4种rRNA，它们分子大小分别是5S、5.8S、18S和28S，分别具有大约120、160、1900和4700个核苷酸。rRNA是单链，它包含不等量的A与U、G与C，但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢键相连，表现为发夹式螺旋。

rRNA在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。但16S的rRNA3’端有一段核苷酸序列与mRNA的前导序列是互补的，这可能有助于mRNA与核糖体的结合。

四、miRNA

microRNAs（miRNAs）是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20~25个核苷酸。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物，经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同，指导沉默复合体降解靶mRNA，或者阻遏靶mRNA的翻译。最近的研究表明miRNA参与各种各样的调节途径，包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等等。

除了上述几种主要的RNA外还有一些其他RNA：

小分子RNA (small RNA)

存在于真核生物细胞核和细胞质中，它们的长度为100到300个碱基(酵母中最长的约1000个碱基)。多的每个细胞中可含有105 ～106 个这种RNA分子，少的则不可直接检测到, 它们由RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ所合成, 其中某些像mRNA一样可被加帽。

主要有两种类型的小分子RNA：一类是snRNA(small nuclear RNA),存在于细胞核中；另一类是scRNA(small cytoplasmic RNA)，存在于细胞质中。小分子RNA通常与蛋白质组成复合物，在细胞的生命活动中起重要的作用。

《RNA 研究方法》一书于2011年由科学出版社出版，作者为Robert E.Farrell Jr。

《RNA 研究方法》介绍了细胞中一个重要的分子，RNA。重点介绍了RNA的性质和分离RNA的原理及方法，及后续的RNA反转录成cDNA的方法和定量PCR技术。内容包括重温RNA和细胞生物化学；分离RNA的策略；关于组织的真相；走向绿色：植物RNA及其分子生物学；带PolyA尾的RNA的分离；RNA制品的质量控制；棘手的核糖核酸酶；严谨度：影响核算结构的条件； RNA电泳；照相记录和影像分析；Northern 分析；核酸探针技术；核酸杂交的实践；检出的原理；用抗核酸酶技术定量特定的mRNA；核RNA的分析；cDNA合成；逆转录PCR：一种科学和技术形式；定量PCR技术；功能基因组学和转录物总体分析；基因表达的高通量分析；整体分析基因表达的非阵列方法；RNA干扰：Dicer 酶在RISC复合物中起作用；基因组、转录组、蛋白质组和生物信息学；RNA一例。

《RNA 研究方法》一书的突出特点是“实验至上”，这给了初学RNA实验者极大的实惠，能帮助他们迅速掌握RNA的分离、提取等基本的实验技能。而且还帮助专业人员简明扼要地复习了基本生物化学与RNA的生物化学，以及当代的分子生物学的主要内容。除此之外还包括以下特点：

1、 内容全面而新颖，语言浅显易懂，即使是非生物方面的专业人士，只要感兴趣都可以阅读本书。

2、 索引文献丰富，证明了这本书的知识性，真实性。而且，这些索引文献绝大部分都是最新研究，这就是这本书与世界最新研究同步，让读者全面了解该领域的前沿进展。

3、 在本书的最后，将出现的专业词汇都罗列出来，并予以注解，大大方便了大家对阅读过程中对RNA领域研究的专业术语的认知。

4、书中有丰富的流程图、图表和代表性数据在研究项目的计划、实施和评价阶段都特别有用。

本书目录：

前言

1 重温RNA和细胞生物化学

2 分离RNA的策略

3 关于组织的真相

4 走向绿色：植物RNA及其分子生物学

5 带PolyA尾的RNA的分离

6 RNA制品的质量控制

7 棘手的核糖核酸酶

8 严谨度：影响核算结构的条件

9 RNA电泳

10 照相记录和影像分析

11 Northern 分析

12 核酸探针技术

13 核酸杂交的实践

14 检出的原理

15 用抗核酸酶技术定量特定的mRNA

16 核RNA的分析

17 cDNA合成

18 逆转录PCR：一种科学和技术形式

19 定量PCR技术

20 功能基因组学和转录物总体分析

21 基因表达的高通量分析

22 整体分析基因表达的非阵列方法

23 RNA干扰：Dicer 酶在RISC复合物中起作用

24 基因组、转录组、蛋白质组和生物信息学

25 RNA一例

尾声

术语表

索引