《RNA：实验室手册》
RNA: A
Laboratory Manual
作者：Donald C. Rio
出版社： Cold Spring Harbor
Laboratory Press
索书号：Q522-33/R486/2011/Y
ISBN：9780879698911
核糖核酸（缩写为RNA，即Ribonucleic Acid），存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。RNA由核糖核苷酸经磷酸二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）。核糖核酸在体内的作用主要是引导蛋白质的合成。
RNA和DNA一样，也是由各种核苷酸通过3′，5′-磷酸二酯键连接构成的多核苷酸链，但与DNA有一系列差异。 1.在化学组成方面，RNA含核糖而不含脱氧核糖。含尿嘧啶而不含胸腺密啶。例外的是，每个tRNA分子含有一个胸腺嘧啶，这是在RNA链合成后由尿嘧啶甲基化生的，此外，前面已提到，少数DNA含有少量核糖，但这些个别的例外并不能以此否定两类核酸组成上的差异。 2.RNA一级结构的概念虽与DNA相同.但其基本结构单位是核糖核苷酸而不是脱氧核糖核苷酸。此外，部分RNA5′端或3′端有特殊的核苷酸序列，而且RNA一级结构中没有DNA那样复杂的顺序组织。 3.绝大多数RNA为单链分子，单链可自身折迭形成发夹（hairpin）样结构而有局部双螺旋结构的特征，这是各种RAN空间结构的共同特征。RNA局部双螺旋结构中碱基互补配对规律是A对U和G对C。由于RNA分子内部不能全面形成碱基配对，故其碱基克分子比A不等于U，G不等于C，不存在DNA碱基比例的Chargaff规律。
人体一个细胞含RNA约10pg（含DNA约7pg）。与DNA相比，RNA种类繁多，分子量较小，含量变化大。RNA可根据结构和功能的不同分为信使RNA和非编码RNA。非编码RNA分为非编码大RNA和非编码小RNA。非编码大RNA包括核糖体RNA、长链非编码RNA。非编码小RNA包括转运RNA、核酶、小分子RNA等。小分子RNA（20~300nt）包括 miRNA、 SiRNA、 piRNA、scRNA、 snRNA、 snoRNA等，细菌也有小分子RNA（50~500nt）。
信使RNA（mRNA）最早发现于1960年，在蛋白质合成过程中负责传递遗传信息、直接指导蛋白质合成，具有以下特点。 1.含量低，占细胞总RNA的1%~5%。 2.种类多，可达105种。不同基因表达不同的mRNA。 3.寿命短，不同mRNA指导合成不同的蛋白质，完成使命后即被降解。细菌mRNA的平均半衰期约为1.5分钟。脊椎动物mRNA的半衰期差异极大，平均约为3小时。 4.长度差异大哺乳动物mRNA长度为5×102~1×105nt原核生物与真核生物的mRNA虽然在结构上有差异，但功能一样，都是指导蛋白质合成的模板。
转运RNA（tRNA）在蛋白质合成过程中负责转运氨基酸、解读mRNA遗传密码。tRNA占细胞总RNA的10%~15%，绝大多数位于细胞质中。tRNA由Crick于1955年提出其存在，Zamecnik和 Hoagland于1957年鉴定。
1.tRNA一级结构具有以下特点：
①是一类单链小分子RNA，长73~95nt（共有序列76nt），沉降系数4S。 ②是含稀有碱基最多的RNA，含7-15个稀有碱基（占全部碱基的15%~20%），位于非配对区。 ③5′末端碱基往往是鸟嘌呤。 ④3'端是CCA序列，其中的腺苷酸常称为A76，其3’—OH是氨基酸结合位点。
2.tRNA二级结构约50%碱基配对，形成四段双螺旋，与五段非配对序列形成三叶草形结构。该结构中存在四臂四环：
①氨基酸臂。 ②二氢尿嘧啶臂（DHU臂、D臂）和二氢尿嘧啶环（DHU环、D环），特征是含二氢尿嘧啶（DHU、D）。 ③反密码子臂和反密码子环，特征是反密码子环含反密码子。反密码子5′端与尿苷酸连接，3′端与嘌呤核苷酸连接。TΨC臂（T臂）和TΨC环（Ψ环），特征是TΨC环含胸腺嘧啶核糖核苷酸T54假尿苷酸Ψ55胞苷酸C56。 ④额外环3~21nt。
3.tRNA三级结构呈L形，氨基酸结合位点位于其一端，反密码子环位于其另一端，DHU环和TΨC环虽然在二级结构中位于两侧，但在三级结构中却相邻。尽管各种tRNA的长度和序列不尽相同，但其三级结构相似，提示三级结构与其功能密切相关。
核糖体RNA（rRNA）与核糖体蛋白构成一种称为核糖体的核蛋白颗粒。一个大肠杆菌中约有15000个核糖体。
.核糖体RNA特点
（1）含量高，rRNA是细胞内含量最高的RNA，占细胞总RNA的80%~85%。 （2）寿命长，rRNA更新慢，寿命长。 （3）种类少，原核生物有5S、16S、23s三种rRNA，约占核糖体质量的66%（其中5S，23SrRNA占核糖体大亚基的70%，16S rRNA占核糖体小亚基的60%）；真核生物主要有5S、5.8S、18S、28S四种rRNA，另有少量线粒体rRNA、叶绿体rRNA。大肠杆菌16SrRNA的3'端有一段保守序列 ACCUCCU，可与mRNA中的SD序列互补结合。5 SrRNA有两段保守序列也已被鉴定： ① CGAAC，可以与tRNA的TΨC环的GTCG互补结合。 ② GCGCCGAAUGGUAGU，可以与23SrRNA中的一段序列互补结合。
《RNA：实验室手册》一书于2011年由Cold Spring Harbor
Laboratory Press出版，作者是Donald C. Rio。Donald C.Rio是加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系遗传学与发展教授。
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本书目录
1.
基础
2.
天然来源的RNA纯化
3.
特异性RNA的表征和检测
4.
体外合成的转录本的合成、纯化、标记和替代
5.
RNA-蛋白质和RNA-RNA相互作用的检测和定义
6.
用无细胞系统分析RNA处理反应
7.
RNA干扰
8.
基因组方法
王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生