snoRNA 的结构与功能

编者按：不同生物中RNA 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，RNA 组学研究已经成为分子生物学研究的新的生长点。本期RNA 专题由王恩多院士牵头，共组织了八篇与RNA 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！

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RNA 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：snoRNA；基因组印迹；snoRNA 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

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box 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。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。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 Nop58 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-hingehai r p in -t a i l ) ”的二级结构 。box 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。

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。

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 bodies (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U85、U87、U88、U89，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 RNA 分子被称为孤儿snoRNA[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。

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Sulfolobus 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。

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