基因的转录后调控与细胞分化

细胞分化的过程，实质上也可理解为特异蛋白质不断合成的过程。在真核生物中，基因的表达，即基因向蛋白质的信息流向，在转录之后还存在RNA加工、RNA转运、mRNA降解、蛋白质翻译及蛋白质活性修饰等调控过程，它们均涉及生物体发育和细胞分化。该部分主要从RNA剪接和小RNA调控两个方面阐述基因选择性表达的转录后调控在细胞分化中的作用。

（1）RNA剪接与细胞分化

RNA剪接对细胞分化的调控方式称为可变剪接（alternative splicing），也称选择性剪接，即在同一基因中，RNA的剪接位点和拼接方式可以改变，从而导致1个基因能产生多个具有明显差异的相关蛋白产物。例如，RNA可变剪接能使β-原肌球蛋白（β-tropmyosin）基因编码出骨骼肌细胞和成纤维细胞两种形式的蛋白。β-原肌球蛋白的前体核RNA含有11个外显子，其中外显子1～5、8和9是表达这一基因的所有mRNA共有的，外显子7和10被用于骨骼肌的β原肌球蛋白合成中，外显子6和11被用在成纤维细胞和平滑肌细胞中。(https://www.daowen.com)

（2）小RNA与细胞分化

人类的基因组组成虽然多达约32亿个碱基，但编码蛋白质的基因仅2万～3万个，其余绝大部分为非编码序列。小RNA是近些年发现的长度有20～30个核苷酸的非编码RNA（non-coding RNA），包括约22个核苷酸的微小RNA（microRNA，miRNA）、21～28个核苷酸的小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）以及在小鼠精子发育过程中发现的26～31个核苷酸的piRNA（Piwi-interacting RNA）。miRNA的前体有70～90个核苷酸，由具有核糖核酸酶性质的Drosha和Dicer酶加工而成；siRNA来源于外源性长的双链RNA（机体中也存在内源siRNA，称为endo-siRNA），是Dicer酶解产物；piRNA与PIWI蛋白家族成员相结合才能发挥它的调控作用。

非编码小RNA主要在转录后水平调控细胞的分化。小RNA通过与靶基因mRNA 3＇端UTR互补结合，抑制靶基因的蛋白质合成或促使靶基因的mRNA降解，从而参与细胞分化与发育的基因表达调控。越来越多的研究资料表明，小RNA广泛地存在于哺乳动物体内，具有高度的保守性。目前在各种生物中已发现数千种miRNA，大部分miRNA的产生机制和功能尚有待阐明。迄今已鉴定系列中与细胞分化有关的miRNA，如miR-143和miR-145参与调控平滑肌细胞的分化；miR-126特异性表达于内皮细胞，调控血管形成。piRNA与PIWI蛋白家族成员的结合，在调节精子成熟发育中起重要作用。小RNA与细胞分化和发育的关系是目前生物学研究中的热点领域，许多问题有待探索。