全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 20卷 第 2期
2008年 4月
Vol. 20, No. 2
Apr., 2008
文章编号 ：1004-0374(2008)02-0171-07
收稿日期：2007-12-17
基金项目：国家自然科学基金(30570398); 广东省自然
科学基金(05200303)
*通讯作者：E-mail: lssqlh@mail.sysu.edu.cn
核仁小分子RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)
是一类小分子非编码RNA，且多富集于核仁，代谢
稳定。典型的 snoRNA具有如下主要特征：分子大
小约为 60－ 400 nt；具有类似核仁提取物的性质(抗
·专题：RNA ·
编者按：不同生物中 R N A 结构和功能多样性与生命多样性的关系等问题是当前生命科学重大基础
研究的前沿，特别随着基因组、蛋白质组计划相继提出后，R N A 组学研究已经成为分子生物学研
究的新的生长点。本期 R N A 专题由王恩多院士牵头，共组织了八篇与 R N A 研究相关的高质量文
章。在此，向王恩多院士及各位专家对本刊的大力支持表示衷心的感谢！
snoRNA的结构与功能
张筱晨， 周 惠， 屈良鹄*
(中山大学生物工程研究中心，广州 510275)
摘　要：核仁小分子RNA(snoRNA)是一类广泛分布于真核生物细胞核仁的小分子非编码RNA，具有保
守的结构元件，并以此划分为 3大类：box C/D snoRNA、box H/ACA snoRNA和MRP RNA。其中
box C/D和 box H/ACA是已知 snoRNA的主要类型，以碱基配对的方式分别指导着核糖体RNA的甲基
化和假尿嘧啶化修饰。研究发现，snoRNA 除了在核糖体 RN A 的生物合成中发挥作用之外，还能够
指导 snRNA、tRNA 和mRNA的转录后修饰。此外，还有相当数量的 snoRNA功能不明，被称为孤
儿 snoRNA(orphan snoRNA)。在哺乳动物的孤儿 snoRNA中，印迹 snoRNA(imprinted snoRNA)是最
为特殊的一群，由基因组印迹区编码，具有明显的组织表达特异性。原核生物古细菌中类 snoRNA的
鉴定表明这些非编码 RNA家族成员的古老起源；而哺乳动物中大量的 snoRNA反转座子的存在更为人
们探索 snoRNA在基因组中扩增和功能进化提供了新的思路。
关键词：s n oR N A；基因组印迹；s n oR N A 反转座子
中图分类号：Q752; Q522　　文献标识码：A
Structure and function of snoRNAs
ZHANG Xiao-chen, ZHOU Hui, QU Liang-hu*
(Biotechnology Research Center, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)
Abstract: Small nucleolar RNAs (snoRNAs) represent an abundant group of noncoding RNAs with existence
in the nucleolus of eukaryotes. Based on the conserved structure elements, the majority of snoRNAs can be
divided into two families, box C/D snoRNAs and box H/ACA snoRNAs, which function on 2 -O- methylation
and pseudouridylation of rRNA, respectively, through the formation of a canonical guide RNA duplex at the
modification site. However, recent studies show that the complexity of the two snoRNA guide families is far
beyond expectation. Dozes of novel snoRNAs target other cellular RNAs, including snRNAs, tRNAs and even
mRNAs. In addition, an increasing number of orphan snoRNAs without known targets were identified, and
remarkably, imprinted snoRNAs were among them, which are encoded by genomic imprinting region and
expressed in a tissue-specific pattern. Furthermore, the ancient origin of these noncoding RNA families was
reflected by the identification of snoRNA homologs in Archaea, and latest characterization of snoRNA retrogenes
offers new perspectives to their proliferation and evolution.
Key words: snoRNA; genomic imprinting; snoRNA retrogene
172 生命科学 第20卷
盐性)；需要与特定蛋白质结合形成核糖核蛋白体
(ribonucleoprotein paricles, snoRNP)，并以此形式存
在和行使功能；snoRNA分子具有多种与蛋白质相
互作用的保守序列元件[1]。
snoRNA在核糖体RNA前体的剪接加工和转录
后修饰过程中起重要作用，主要与 2-O-核糖甲基
化及假尿嘧啶化修饰有关[2]。研究表明，在每个真
核生物的核糖体上，分别有大约 50－ 100个的 2-
O-核糖甲基化和假尿嘧啶化的修饰位点。这些修饰
位点都位于成熟核糖体中最保守的重要功能区，特
别是肽基转移酶中心和大小亚基结合部位。虽然这
些由 snoRNA指导的核苷酸修饰看起来对于细胞的
生存和生长并非必需，但这些修饰可能调整 rRNA
折叠以及与核糖体蛋白的相互关系，从而对核糖体
的生物合成和活性起到调节作用。
由于 snoRNA与真核生物核糖体的密切联系，
自 20世纪 90年代以来，snoRNA日益受到人们的
高度关注。尤其随着近年来在计算机RNA组学和实
验RNA组学上的突破[3,4]，对 snoRNA的研究迅速发
展，揭示出 snoRNA的结构与功能、基因组织和表
达方式等方面高度的多样性。
1　snoRNA的结构与分类
根据结构元件，目前已知的 snoRNA可以划分
为 3大类：box C/D snoRNA、box H/ACA snoRNA
和MRP RNA[1,5,6]。MRP RNA是极为特殊的snoRNA，
在数量和功能上都迥异于其他 snoRNA。 MRP RNA
只有一种分子存在于细胞中，并与九种蛋白质结合
形成MRP RNA复合物，参与 5.8S rRNA的加工和
线粒体DNA的复制；另外，作为 RNase P的 RNA
成分，它参与了 tRNA的 5端成熟过程。细胞中主
要的 snoRNA是 box C/D snoRNA和 box H/ACA
snoRNA。
1.1　box C/D snoRNA家族　box C/D snoRNA包含
有两个短的序列元件，即位于 5 末端的 b o x C
(RUGAUGA)和 3末端的box D(CUGA)。多数box C/
D snoRNA基因的 5和 3末端都有 4－ 5 nt的反向重
复序列，可以形成较为稳定的短茎结构，这一结构
在 snoRNA的生物合成和核仁定位过程中起关键作
用。大部分 box C/D snoRNA分子的中部，还具有
类似于 box C和 box D的结构，通常分别表现出
1－ 2个核苷酸的差异，被称为 box C和 box D。
box C和 box D的间距通常介于 3－ 9 nt之间，也
能通过内部的短茎结构将其拉近(图 1A)。大部分
box C/D snoRNA都是通过反义互补行使功能，最为
常见的是指导 rRNA特定位点的 2-O-甲基化修饰。
所谓“反义互补”是指在 box D或 box D上游的
一段 10－ 21nt的片断，能够与靶 RNA形成严谨配
对，从而指导特定位点的修饰。其中少数 box C/D
snoRNA具有两段反义序列。实验证明，被修饰位点
精确对应于 box D或 box D上游第 5个核苷酸 。
在细胞中，snoRNA与蛋白质动态结合，形成
snoRNP复合物在 RNA的生物合成、运输及行使功
能的过程中发挥作用。box C/D和box H/ACA snoRNA
家族各有一套不同的结合蛋白。box C/D snoRNP包
含四种进化上保守的，必需的蛋白质，即纤维蛋白
(fibrillarin)/Nop1p、Nop56、Nop58/Nop5p和p15.5KD/
Snu13p(图 2A)。纤维蛋白具有S-腺苷甲硫氨酸依赖
的甲基化转移酶的重要结构特征。实验证明当纤维
蛋白的类甲基化酶结构域发生突变时，rRNA上的甲
基化被阻断，因而纤维蛋白被预测为与 box C/D
snoRNA协同作用的 2-O-核糖甲基化酶。Nop56和
N op 5 8 在序列上高度相似，可能源自同一祖先。
p15.5KD蛋白(酵母Snu13p)能特异性地结合box C和
box D结构元件，形成一个Kink-turn结构域，即一
个不对称的3nt的内环，其两侧分别是规则的短茎和
两对G-A配。而且，p15.5KD蛋白还是U4/U6/U5
snRNP三联复合体的成分之一，它能结合U4 snRNA
中与 box C/D相似的结构元件，说明 snoRNA的合
图1　A: box C/D snoRNA的结构和功能模型；B: box H/ACA snoRNA的结构和功能模型[6]
173第2期 张筱晨，等：snoR NA的结构与功能
成与 pre-mRNA的加工具有一定联系。对于内含子
编码的 snoRNA来说，事实确实如此。研究人员发
现大多数人类 box C/D snoRNA与其所在内含子的 3
剪切位点的间距浮动于 70－ 80nt，进一步的实验确
定对于 snoRNA的加工来说，snoRNA的编码区与分
枝点(branch point)之间的最适距离(约50 nt)是至关重
要的。在mRNA前体剪切的不同时期进行体外阻断
实验显示snoRNP蛋白(p15.5KD和纤维蛋白)在C1剪
切复合体时期特异性地装配到 snoRNA的编码区。
1.2　box H/ACA snoRNA家族　box H/ACA snoRNA
具有保守的“发夹 -铰链 -发夹 -尾(hairpin-hinge-
h a i r p i n - t a i l )”的二级结构(图 1 B )。b o x H
(ANANNA，N代表任一核苷酸)位于单链形式的铰
链区，ACA则一般位于 3末端上游 3个核苷酸处。
box H/ACA snoRNA的指导序列位于单个或者两个发
夹内部的“假尿嘧啶化泡”(pseudouridylation pocket)
内，它们可以与靶RNA上的被修饰位点两翼序列各
形成 4－ 8nt的互补配对。与 box C/D snoRNA的
“box D/D+5”原则相似，假尿嘧啶化位点与其下
游H或者是ACA box的距离一般为 14－ 16nt，这
一距离对于选择正确的修饰位点同样至关重要。实
验证明，box H和 box ACA不仅是 snoRNA正确行
使功能必需的结构，而且与 snoRNA在细胞中具备
完整的分子末端并稳定存在密切相关。此外，假尿
嘧啶化泡两翼的短茎结构也是 snoRNA正确行使功
能所必需的。
box H/ACA snoRNP的结合蛋白包括进化保守
的 Cbf5p(dyskerin)、Gar1p、Nhp2p和Nop10p，它
们对于假尿嘧啶化反应都是必需的(图 2B)。由于具
有已知假尿嘧啶化酶的信号元件，而且这些元件的
突变或缺失可导致S. cerevisiae中box H/ACA snoRNA
指导的 rRNA假尿嘧啶化的显著下降，Cbf5p被推
测为 box H/ACA snoRNP指导假尿嘧啶化过程中的
催化物。Nhp2p、Nop10p和 Cbf5p组成 box H/ACA
snoRNP的核心。与内含子编码的 box C/D snoRNA
相似，内含子编码 box H/ACA snoRNA的加工也与
mRNA的生物合成相关。在酵母box H/ACA snoRNP
的生物合成需要一种名为核装配因子 1 的蛋白
(nuclear-assembly factor 1, Naf1), 这种蛋白与正在转
录的 box H/ACA基因结合，且不存在于成熟的 box
H/ACA snoRNP中，表明它仅作用于 box H/ACA
snoRNP合成的早期。最近的研究发现，Naf1同样
为人类 box H/ACA snoRNA所必需，在 box H/ACA
snoRNP装配早期，它和三个 box H/ACA snoRNP
核心蛋白(Nhp2p、Nop10p和 dyskerin)能特异性地
结合到转录中的 box H/ACA snoRNA基因上。
2　snoRNA的基因组织形式
根据编码 snoRNA的序列是否从属于其他基
因，可将其分为独立编码的 snoRNA和内含子编码
的 snoRNA；根据某一 snoRNA编码序列与其他
snoRNA编码序列之间的邻近程度，可将其分为单
一的 snoRNA和 snoRNA基因簇(图３)。
独立编码的 snoRNA基因有独立的启动子和终
止子及其他相关的顺式调控元件。独立编码的
snoRNA基因大都是由RNA聚合酶 II转录的，其转
录产物 5末端都有 1个TMG(2，2，7-trimerthylation
cap)帽子。在这类基因的转录起始位点上游80－120
nt处通常有一个类似TATA box的序列元件。
内含子编码的snoRNA的发现是RNA分子生物
学研究领域的一个重大进展。一部分内含子编码的
snoRNA不依赖mRNA前体的剪切加工过程，它们
通过核酸内切酶直接作用于mRNA前体释放；而大
多数内含子编码的 snoRNA的产生伴随着宿主基因
pre-mRNA的加工剪切，包括核酸内切酶切去分枝
套索结构。
当两个或两个以上相同或不同的 snoRNA序列
图2　A: box C/D snoRNP的核心结合蛋白；B: box H/ACA snoRNP的核心结合蛋白[8]
174 生命科学 第20卷
紧密串联，彼此之间的间隔很短，就构成 snoRNA
基因簇。不同生物偏好不同的 snoRNA表达策略。
2.1　单细胞生物中的 snoRNA　在酿酒酵母中，除
了 7个内含子 snoRNA基因外，绝大多数 snoRNA是
独立基因编码的，其中 5个是多顺反子形式；而在
粟酒裂殖酵母中，大部分 box C/D snoRNA是内含
子编码的，而 box H/ACA snoRNA 则主要是独立转
录的。在原生动物锥虫中，大多数 snoRNA是以独
立编码的多顺反子形式存在，而贾第虫的 snoRNA
主要是以独立编码的单个基因形式存在。
2.2　植物中的 snoRNA　snoRNA基因簇是植物
snoRNA基因的主导形式。在植物中第一个被报道的
snoRNA基因簇是在玉米中，由 4个U14 snoRNA基
因组成。在拟南芥已知的 snoRNA基因中，大多数
是以基因簇的形式存在，这些基因簇由 2－ 5个同
类或者不同类的 snoRNA基因组成，其中包含少量
的内含子编码的基因簇。在水稻中，虽然基因簇也
是 snoRNA最主要的组织形式，但和拟南芥不同，
半数以上的水稻的 snoRNA基因簇存在于内含子当
中，其中大部分是纯 box C/D snoRNA基因簇，而
另一些则是box C/D-box H/ACA snoRNA杂合基因簇。
2.3　动物中的 snoRNA　在脊椎动物中，几乎所有
指导核糖体 2 - O - 甲基化和假尿嘧啶化修饰的
snoRNA都是由内含子编码的，每个内含子不超过
一个 snoRNA。snoRNA宿主基因大多编码与核糖体
生物合成及功能行使相关的蛋白，这种特殊的基因
组织形式可能协调细胞中相关功能的基因表达。此
外，一些非蛋白编码的基因，也可以成为 snoRNA
的宿主基因，在这类基因中，内含子取代外显子发
挥功能，产生稳定的 RNA表达产物，被称为UHG
(U snoRNA host gene)，如U22的宿主基因编码 8个
box C/D snoRNA，人类Gas5基因编码 10个 box C/
D snoRNA，U17HG和U19HG分别编码U17和U19
box H/ACA snoRNA。
与脊椎动物类似，果蝇中的大多数 snoRNA也
是内含子编码的。其中指导甲基化的 snoRNA遵循
着“一个内含子只有一个 snoRNA”的原则。在
果蝇中也发现了类UHG基因的存在，主要编码 box
C/D snoRNA。有趣的是，果蝇 box H/ACA snoRNA
则主要由内含子基因簇编码的。
图3　snoRNA的几种主要基因组织及表达模式图[6]
175第2期 张筱晨，等：snoR NA的结构与功能
某些 snoRNA分子在已研究的所有生物中都是
独立编码，如U3、U8、U13和 7-2/MRP RNA等。
其中，U3是唯一已知在不同生物中由不同的 RNA
聚合酶转录的 snoRNA，它在酵母和动物中由 RNA
聚合酶 II转录，而在植物中则是 RNA聚合酶 III转
录的。
3　snoRNA的生物学功能和研究进展
3.1　snoRNA与真核细胞核糖体的生物合成密切相
关　rRNA的生物合成并组装成核糖体是一个非常复
杂的过程。这一过程起始于RNA聚合酶 I在核仁转
录 rDNA产生 rRNA前体；新生的 rRNA前体被装配
成一个 80－ 90S的小颗粒；随着核糖体蛋白的加
入，rRNA前体结构发生重组，并进行特定位点的
核苷酸修饰；最后经过剪切产生成熟的核糖体亚
基。snoRNA与这一过程密切相关，主要是指导特
定位点的核苷酸修饰和参与rRNA前体的剪切加工过
程 [ 2 , 6 ]。
rRNA上所有的核苷酸修饰位点都位于核心序列
中，最基本的修饰在不同生物间是非常保守的。酵
母 rRNA有大约 55个 2-O-甲基化修饰位点和 44个
假尿嘧啶化位点，人的 rRNA中有大概105－107个
2-O-甲基化修饰位点和 95个假尿嘧啶化位点，而
植物中两种修饰位点则大概各有120多个。 2-O-甲
基化可能能够保护RNA避免被水解，提高疏水能力
从而稳定二级结构；而尿嘧啶转化为假尿嘧啶后，
原来的氢键转化为羟基键，对于稳定三级结构有重
要意义。 2-O-甲基化和假尿嘧啶化修饰分别由 box
C/D snoRNA和 box H/ACA snoRNA指导完成。
此外，另一些 snoRNA则参与到 rRNA前体的
剪切加工中，如 box C/D snoRNA U3、U8、U14、
U22和 box H/ACA snoRNA snR10、snR30和U17/
E1、E2、E3。其中，U3、U14、U22、snR10、
U17/E1(酵母 snR30)对于 18S的生成是必需的，U8
则在 5.8S、28S的剪切中起重要作用。
3.2　scaRNA指导snRNA的核苷酸修饰[9]　Cajal bod-
ies (CBs)是一种动态的核结构，由于包含U7 snRNA
和三种RNA聚合酶转录复合体，Cajal bodies被认为
参与了转录机制的装配和U7依赖的组蛋白mRNA的
3末端的加工过程。此外，Cajal bodies高度富集剪
切体 snRNA(U1、 U2、 U4、 U5、 U6)，这些 snRNA
上也存在许多的2-O-甲基化和假尿嘧啶化修饰位点。
除 pol III合成的U6 snRNA能够短暂性地转移到核仁
中，由 snoRNA指导完成修饰外，pol II合成的U1、
U2、 U4和U5 snRNA都是在核质的Cajal body中由
scaRNA(Cajal body-specific small RNA, scaRNA)指导完
成 2-O- 核糖甲基化和假尿嘧啶化的。在结构上，
scaRNA与 snoRNA相似，都具有 box C/D或者 box
H/ACA的结构元件，但在 scaRNA中，发现了一类
非常特殊的同时具有 box C/D和 box H/ACA结构域
的分子，如 U8 5、U8 7、U8 8、U8 9，它们可以
同时指导U5和U4 snRNA的核糖甲基化和假尿嘧啶
化。此外，每个 box H/ACA scaRNA有两个特殊
的 CAB box(5-ugAG-3)，这可能是它的 Cajal body
定位信号。
3.3　脊椎动物的端粒酶是一个 box H/ACA snoRNP
复合体[10]　端粒酶是一种 RNP逆转录酶(telomerase
reverse transcriptase，TERT)，它通过将端粒DNA
重复片断加到真核生物染色体的末端，从而维持端
粒的长度。端粒酶在肿瘤增殖及细胞老化过程中起
到重要作用。人类的端粒酶RNA为染色体末端的复
制提供了模板，它长 451nt，5端包含逆转录酶的
模板部分，3端的 240nt具有 box H/ACA snoRNA
所特有的“发夹 - 铰链 - 发夹 - 尾”的二级结构，
并结合了４个 snoRNP复合体核心蛋白。端粒酶的
box H/ACA结构域可能指导端粒酶RNA前体的3端
加工，保证成熟 RNA的稳定性，而且能与端粒酶
逆转录酶结合从而行使端粒酶的功能。当人类的端
粒酶 box H/ACA结构域或者所结合的 snoRNP蛋白
dyskerin发生突变时，会导致多系统的遗传疾病，
dyskeratosis congenital。
3.4　孤儿 snoRNA(orphan snoRNA)　随着 snoRNA
的大量鉴定，人们发现一些小分子 RNA虽然具有
box C/D或者 box H/ACA的典型结构，但却找不到
能与 rRNA或者 snRNA相匹配的互补序列。这类
R N A 分子被称为孤儿 s noR N A [11 ]。目前，孤儿
snoRNA的数量在不断增加。据报道，许多不直接
与核糖体生物合成相关的 RNA，包括少数mRNA,
可以暂时停留在核仁中，此外在酵母中，某些
tRNA前体由RNase P催化的5末端加工就发生在核
仁，这为 orphan snoRNA作用于 rRNA和 snRNA以
外的其他RNA提供了可能。特别是，在这些orphan
snoRNA中，有一群特殊的分子，它们具有明显的
组织表达特性，在下面将详细描述。
4　基因组印迹和脑特异性表达的 snoRNA
4.1　哺乳动物的基因组印迹　有性生殖使哺乳动物
的每个基因拥有两个拷贝，一个来自于父亲，一个
来自于母亲。在大多数情况下，每对等位基因都具
有转录活性和相同的功能。而印迹基因则不同，由
于来自父系或者母系的配子在发育期间被烙上不同
的外成信号，如 DNA甲基化等，而且这个烙印在
后代的整个个体细胞发育过程中都维持不变，它的
等位基因根据起源的性别只有一条能够表达。
176 生命科学 第20卷
印迹基因最早发现于 20世纪 80年代。对于哺
乳动物中印迹基因的数量，人们早期预测为 100－
200个之间。最近的研究发现，根据已知印迹基因
的启动子区域的序列特征进行推算，至少有 600个
基因可能是印迹基因。印迹基因常常多个聚集在一
起，表现为基因簇的组织形式，同一簇内的印迹基
因共享一套顺式调控元件，有些基因簇甚至长达百
万个碱基。许多印迹区中都存在重复序列和非编码
RNA基因，其中包括大量的孤儿 snoRNA基因[11]。
4.2　脑特异性表达的snoRNA　指导rRNA和snRNA
核苷酸修饰的 snoRNA的宿主基因一般都是组成性
表达的看家基因，因此这些 snoRNA也是广泛存在
于各种组织中。然而，近年来的研究发现了一批在
脑中特异表达或者优势表达的特殊的 snoRNA，它
们中的绝大多数都是在遗传印迹区表达，其中，只
有HBI-36/MBI-36属于 box H/ACA snoRNA，而且
与印迹无关。HBI-36位于血清受体 5-HT2cR的第
二个内含子，5-HT2cR是位于X染色体的 7-横跨
膜受体，主要在脉络膜表达。有意思的是，虽然
与印迹无关，但由于宿主基因位于X染色体，HBI-
36仍然是单染色体表达的。
IC-SNURF-SNRPN是一段非常复杂的父系印迹
表达转录单元，长度超过 460kb，包含有至少 150
个外显子。在人的这段区域中，外显子 1－ 3和 4
－ 10分别编码SNURF蛋白和 SmN剪切体蛋白，但
下游外显子则缺少明显的开放读码框，取而代之的
是下游的内含子内编码了至少 6 种 b o x C / D
snoRNA，其中，24个HBII-85和 47个HBII-52分
子，分别位于其中的两段串联重复序列。而这段印
迹区可能与Prader-Willi(PWS)或Angelman综合征有
关[11-13]。
大鼠中的 RBII-36同样具有串联重复序列，它
是由非蛋白质编码的基因 Bsr所编码的。在人和小
鼠相应的同源区域，也包含有与印迹相关的组织特
异性 box C/D snoRNA。其中，在小鼠该区域的印
迹 snoRNA下游，还存在一段印迹microRNA基因
簇，而且，这两段小分子 RNA的基因簇在结构上
有相似之处。
有趣的是，实验证明，当小鼠接受恐惧条件
作用后的一段时间后，MBII-48在其脑海马区内的
表达量显著降低，而MBII-52的表达量则显著增
加，反映了这些 snoRNA在脑的高级功能比如学习
过程中可能起到重要作用。
迄今为止，唯一被证实功能的印迹 snoRNA是
HBII-52。HBII-52具有一段 18nt序列可以与血清素
受体 5-HT2cR的可变剪接外显子Vb形成碱基互补
配对。血清素受体 5-HT2cR的外显子V有至少两
个 5可变剪接位点，分别形成包含外显子Va和Vb
的异构体。外显子 Vb 编码受体的第二个胞内环，
这对于G蛋白结合是至关重要。跳过外显子Vb则
会导致框架移动，形成一个在第三个横跨膜结构域
后被截断的不完整的受体。在外显子 Vb上至少有
五个 A到 I的编辑位点。最近的研究表明，HBII-
52可以通过部分阻断外显子Vb上的一个沉默子而影
响它的可变剪接，而且，这个沉默子也会由于外显
子Vb上后三个编辑位点的编辑而作用减弱。与人
们最初的猜测不同的是，HBII-52对于 5-HT2cR血
清素受体的编辑并没有直接作用。PWS患者体内没
有HBII-52，因此他们的 5-HT2cR血清素受体是不
正常的 [ 13 ]。
5　snoRNA的起源及进化
5.1　古细菌中 snoRNA类似分子的鉴定　大肠杆菌
的 rRNA只有4个2-O-核糖甲基化和10个假尿嘧啶
化修饰位点，它们分别由位点特异性的核糖甲基化
酶和假尿嘧啶化酶催化完成，而不需要 RNA的参
与。在原核生物中，古细菌在 DNA复制、转录和
翻译等多方面更接近真核生物。
在古细菌中发现了 box C/D snoRNA类似的 2-O-
核糖甲基化的向导 sRNA，以及纤维蛋白(fibrillarin)、
Nop56/58和 p15.5KD snoRNP复合体相关蛋白，说明
snoRNA介导的修饰系统在20至30亿年前就存在于
古细菌与真核生物的共同祖先中。在 Sul fo lobus
solfataricus的rRNA上有67个核糖甲基化修饰位点，
在数量上与真核生物rRNA的甲基化修饰位点相近。
古细菌的 box C/D sRNA具有真核生物 box C/D
snoRNA的全部结构特征，如保守的 box C、D、
C、D和与靶 RNA碱基互补的反义序列，而且，
它们绝大多数遵循着“box D/D+ 5”的规则。但
与真核生物的 box C/D snoRNA相比，古细菌中的
box C/D sRNA分子较小，通常只有 50－ 60nt；且
几乎全部都是双功能分子，它的两条反义序列可能
同时指导同一 RNA分子的不同核糖甲基化位点修
饰。此外，除了能指导 rRNA 的修饰，一些古细
菌的 box C/D sRNA还可以与 tRNA形成 10－ 13nt
的严谨配对，可能指导 tRNA上特定位点的修饰。
与2-O-核糖甲基化位点的数量接近真核生物形
成鲜明对比的是，古细菌只含有 9个假尿嘧啶化修
饰位点，与真细菌相似。但是在古细菌中发现了 3
个 box H/ACA snoRNP复合体核心蛋白，Gar1p、
Nop10p和Cbf5p的同源分子，为box H/ACA snoRNA
类似物的存在并指导古细菌rRNA假尿嘧啶化修饰提
供了可能性。随后，４个 box H/ACA sRNA分子
177第2期 张筱晨，等：snoR NA的结构与功能
被鉴定出来， 其中3个与锥虫中box H/ACA snoRNA
缺少H box的单环结构相似，而另一个则具有 3个
发夹环结构。这 4个 box H/ACA sRNA通过与修饰
位点两翼的序列形成互补配对指导rRNA上6个假尿
嘧啶化位点的修饰，并遵循真核生物 box H/ACA
snoRNA中靶位点与下游H/ACA元件的间隔规则。
部分古细菌生长在极端特殊的生态环境中，包
括高盐、高温、高压和极端 pH值等。研究发现在
极端高温下生长的古细菌，具有更多的甲基化修
饰，表明极端高温对于能够在 rRNA上产生更多的
甲基化位点的修饰系统具有强烈的选择倾向。一种
进化模型认为，真核生物起源于嗜热性古细菌，而
真核生物继承了这种 rRNA修饰系统[15]。
5.2　反转座(retrotransposition)与snoRNA基因的增殖
　可移动元件(mobile or transposable element)存在于所
有动植物的基因组中。snoRNA反转座子首先发现
于2002年，但直到2006年，才有大量的box H/ACA
snoRNA反转座子在人及其他哺乳动物中被鉴定出
来[16]。大多数 box H/ACA snoRNA反转座子具有反
转座子的典型结构，例如两翼序列有一对 7－ 19nt
长的 TSD，在 3末端有一条 poly A尾，而且在 5
末端还有L1反转座体系的优先识别序列5-TTAAAA-3
或者与其有 1－ 2个核苷酸差别的变体，说明L1反
转座体系参与了 snoRNA的反转座过程。snoRNA通
过反转座进行基因数量的扩增，并通过位点突变产
生新的功能，事实上，不少以前经过实验鉴定的
box H/ACA snoRNA本身就是反转座事件的产物。
snoRNA是一种古老的小分子非编码 RNA，它
广泛存在于各种真核生物以及古细菌中。snoRNA
不仅在核糖体的生物合成中起重要作用，而且参与
了其他RNA如 snRNA、tRNA甚至mRNA的转录后
修饰或加工[11,17,18]。在过去的 10年中，对多种模式
生物的 snoRNA的大量鉴定和分析，极大地丰富了
我们对 snoRNA结构与功能及其基因组织和表达方
式的知识，同时也提出了新的问题，例如许多特殊
结构和未知功能 snoRNA的发现，特别是，在哺乳
动物中发现了组织特异性的和印迹相关的孤儿
snoRNA，它们中的绝大多数都属于 box C/D家族。
snoRNA是细胞中一个庞大的非编码RNA家族，在
单细胞真核生物中都有几十，甚至几百个基因，如
最近在莱茵衣藻中注释了300多个snoRNA基因。同
时，从单细胞贾第虫到复杂的高等哺乳动物，可发
现一些保守的指导 r R N A 转录后修饰的向导
snoRNA，提示它们可能具有重要的生物学功能。
然而，占 snoRNA 总数 90％以上的向导 snoRNA对
细胞的生存和生长都不是必需的。进一步发现和阐
明向导 snoRNA的生物学意义是该领域中具有挑战
性的课题。
[参　考　文　献]
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