非编码 RNA 包括小非编码 RNA 和长非编码 RNA 两种类型，主要参与蛋白质编码基因调控。

内源性非蛋白质编码小 RNA 广泛存在于高/低等生物体内，通过对靶标 mRNA 直接剪接或抑制其翻译，主要在转录后水平对基因表达起调节作用。

已知的小 RNA 主要分为两大类：

• 微小 RNA
• 小干扰 RNA

在植物和动物体内，miRNA 与 siRNA 的产生机制和作用形式有所不同。

miRNA 是由具有发夹结构的初级转录本（pri-mRNA）经过一系列加工过程后生成

siRNA 是通过核酸内切酶对具有较好互补结构的长双链 RNA 前体进行加工形成的。

lncRNA（长非编码 RNA）是一类长度大于 200 个核苷酸并且不能翻译成蛋白质的转录本

部分 lncRNA 像 mRNA 一样具有 5’帽子和 polyA 尾巴，剪接之后形成成熟 RNA。

生物物理分析表明，lncRNA 可以折叠形成有功能的二级结构。有些 lncRNA 在不同的物种间相当保守，可能调节不同物种间共有的信号通路，使这些物种具有某些共同的生物学功能。此外，有些非保守的 lncRNA 的功能具有物种特异性，这可能受限与不同物种的环境选择压力和表型分离相关的进化。

由于 RNA 表达的时空特异性，导致传统的实验方法研究 RNA 的效率很低、成本较高，因此借助计算方法研究 RNA 是一个很好的补充。

在转录组水平上进行全转录组测序，从而开展可变剪接、编码序列单核苷酸多态性、基因表达情况等研究；

小分子 RNA 群体测序，通过分离特定大小的 RNA 分子进行测序，从而发现新的 miRNA 分子；通过去核糖体 RNA 并建立链特异性文库，进而鉴定新的 lncRNA 分子。

在转录组水平上，与染色质免疫共沉淀（ChIP）和甲基化 DNA 免疫共沉淀（MeDIP）技术相结合，从而检测与特定转录因子结合的 DNA 区域和基因组上的甲基化位点。

利用紫外交联免疫沉淀结合高通量测序（CLIP-seq），可以在全基因组水平揭示 RNA 分子与 RNA 结合蛋白的相互作用。

目前可以用 Illumina、BGI、Ion torrent 等二代测序平台进行小 RNA 测序。使用第二代测序技术对小 RNA 进行检测的基本步骤主要包括：

1. 构建 DNA 模板文库，从总 RNA 中分离纯化出 20～30nt 的小 RNA 后，使用 T4 连接酶分别在 miRNA 的 5’端和 3’端连上接头序列，进行 RT-PCR 得到 70～80bp 的 DNA 片段；
2. 将所得单链模板文库固定在平面或微球的表面；
3. 通过桥式 PCR、微乳滴 PCR 或原位成簇对模板链进行扩增；
4. 采集并记录 PCR 循环中的光学事件；
5. 对产生的阵列图像进行时序分析，获得 DNA 片段的序列。

在植物中，小 RNA 以碱基互补配对的方式靶向 mRNA，导致 mRNA 的降解。为了大规模验证小 RNA 与 mRNA 的互作关系，常常会用到降解组测序（degradome sequencing）。降解组测序的原理是：在植物体内绝大多数的 miRNA 是利用剪接作用调控靶基因的表达，且剪接常发生在 miRNA 与 mRNA 互补区域的第 10 位核苷酸上。

参考

《植物基因组学》樊龙江

《生物信息学》樊龙江