7.1.4 非编码RNA在表观遗传学中的作用
核酸的编码部分在基因表达中起重要作用，同样功能性非编码RNA在基因表达中也起重要作用。根据大小，非编码RNA有长链非编码RNA和短链非编码RNA。长链非编码RNA在基因簇和整个染色体水平中发挥顺式调节作用。短链非编码RNA调节基因组水平的基因表达介导mRNA降解，诱导染色质结构的变化，确定细胞分化命运，并且还降解外源核酸序列以保护其自身的基因组。常见的短链RNA是小干扰RNA（siRNA）和微小RNA（miRNA）。无论是作为反义转录物、非编码RNA，还是RNAi存在，RNA都可以导致异染色质形成和转录沉默，并可以在有丝分裂期间遗传。
非编码RNA不仅可以调节整个染色体的活性，还可以调节单个基因的活性，这对基因组的稳定性、细胞分裂和个体发育具有重要影响。RNA干扰是研究人类疾病的重要手段。其他物质对RNA干扰的调节以及特定组织中RNA干扰的实现是未来RNA干扰研究的重点。
非编码RNA在预防疾病中起重要作用。在染色体的着丝粒附近有大量的转座子。转座子可以在染色体内易位，导致基因失活，引起多种疾病甚至癌症。然而，在着丝粒区域中存在大量活性短链RNA，其通过转座子的转座被抑制以保护基因组的稳定性。在细胞分裂中，异常短链RNA将导致染色体不能在着丝粒处形成异染色质，并且细胞分裂异常。如果发生在干细胞上，这可能会导致癌症。siRNA可以在外源基因的诱导下产生，并且通过RNA干扰消除外来核酸，这在预防传染病中起重要作用。RNA干扰在疾病研究中的应用为一些重大疾病的治疗带来了新的希望。
（1）miRNA
miRNA是长度为20—25个碱基的一大家族小分子非编码单链RNA，其是由一段具有发夹环结构、长度为70—90个碱基的单链RNA前体（pre-miRNA）经Dicer酶剪切后形成的。miRNA具有以下特征：其长度一般为20—25个碱基；它存在于所有生物体中；它的序列在所有的生物体中是保守的；具有明显阶段特异性和组织特异性的表达；miRNA基因以单拷贝、多拷贝或基因簇存在于基因组中，大多数位于基因间区域。
miRNA的产生过程如下：首先核内由RNA polymerase II转录pri-miRNAs，由Drosha加工为p re-miRNAs；pre-miRNAs由Exportin-5在Ran-GTP存在下转运出核；细胞质中由Dicer剪切加工，后解链成熟为miRNAs；miRNAs与多种蛋白结合，形成RNA介导的沉默复合体（RISC），作用于靶基mRNA的3′UTR，如果miRNA与3′UTR完全互补，则导致mRNA切断降解，如果互补程度不高，则引起靶mRNA翻译抑制。
miRNA具有重要的调节功能，它们主要参与基因转录后水平的调节。靶基因特异性碱基配对可引起靶mRNA的降解（在植物中常见）或抑制其翻译（在动物中常见），从而影响靶mRNA的表达。已发现miRNA是一大类小分子调节RNA，广泛分布于各种动物和植物中，参与一系列重要的生命过程，如细胞增殖、分化、凋亡、胚胎发育、形态发生和疾病发生。最近，已经发现了一系列肿瘤和人类病毒编码的miRNA相关，揭示了miRNA在哺乳动物基因表达的调节中起重要作用。(https://www.daowen.com)
从1993年，D r.V ictor R.Ambros在线虫中发现了第一个miRNA lin-4，其与线虫的发育有关［14］。2001年，在线虫、果蝇和人cDNA文库中鉴定出96种与lin-4和let-7相似的长度为21～22 nt的非编码小分子RNA［15］。9年后又发现其在多种生物中发挥基因调控作用，这引起科学界广泛关注。
RNA一度被认为仅仅是DNA和蛋白质之间的“过渡”，但越来越多的证据清楚地表明，RNA在生命的进程中扮演的角色远比我们早前设想的更为重要。随着对小分子RNA研究的不断深入，研究人员开始认识到：小分子RNA的世界一点都不小，miRNA在生物体内不仅仅是代谢的产物，而且还是机体有目的编码出来的重要的调控分子。它们参与生物体的生长、发育、衰老和死亡的调控。随着研究的深入，miRNA将在生命起源、物种进化、基因表达的调控、疾病发生和发展的机制等方面起到更为深远的作用。同时，miRNA的研究亦将为RNAi技术的应用提供新的依据、思路和空间。由于siRNA，miRNA及其他小RNA的发现使得RNA转变为当今世界的研究热点。
（2）snoRNA
snoRNA（核仁小RNA）是一类中等长度的非编码小RNA，长度为60～300 nt，能够与核仁核糖核蛋白结合形成snoRNPs复合物。编码脊椎动物中的snoRNA的基因主要存在于蛋白质编码基因或非蛋白质编码基因的内含子区域中，并经历进一步的转录后加工以形成成熟的snoRNA。snoRNA中涉及的生物学过程主要是rRNA的加工、RNA剪接和翻译过程的调节以及氧化应激反应。最近的研究表明，snoRNA还参与遗传性疾病、人类变异、造血、代谢和癌症的过程。
（3）lncRNA
lncRNA（长链非编码RNA）是指不能翻译成蛋白质但具有调控基因表达的非编码RNA，其长度超过200个核苷酸。以前人们一直认为，它是基因转录的“噪音”。近年来研究发现，lncRNA以RNA的形式，在转录水平、转录后水平及表观遗传水平上参与基因表达的调控［16］。哺乳动物基因组序列中4%～9%的序列产生的转录本是lncRNA（相应的蛋白编码RNA的比例是1%），虽然近年来关于lncRNA的研究进展迅猛，但是绝大部分的lncRNA的功能仍然是不清楚的。