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lncRNAs开辟增强子生物学新时代

日期:2013-09-22 00:00:00

长链非编码RNAs(long noncoding RNAs ,LncRNAs)是在真核生物中发现的一类长度大于200个核苷酸、没有长阅读框架、但往往具有mRNA结构特征的RNA。LncRNAs在基因组中存在普遍的转录现象,但较之编码蛋白质的基因,往往表达水平比较低。LncRNAs自身的表达水平也受到转录及转录后调控机制的严密调节。

由于LncRNAs不编码蛋白质,曾一度被认为是转录本的“噪音”,不具备生物学功能。然而,近几年来科学家们的研究发现,LncRNAs参与调节了多种重要的细胞活动,如基因表达、招募染色质修饰物、调节X染色体失活(XIST)、基因组印记、蛋白质折叠和蛋白质活性等。并且一旦异常表达则可能导致体内生物学功能紊乱,进而引发包括癌症在内的各种疾病。

有新的研究报告称发现一些LncRNAs与增强子区域相关,并且这样的非编码转录与邻近基因活性增高有关联。还有一些实验表明,增强子的功能可以通过一种转录的LncRNAs介导,这有可能是LncRNAs的一种常见功能。增强子相关的LncRNAs可以远距离及跨染色体发挥作用激活远端启动子转录。

在9月12日的《细胞》(Cell)杂志上,来自马克斯-普朗克分子遗传学研究所的Ulf Andersson Ørom和Wistar研究所的Ramin Shiekhattar以“Long Noncoding RNAs Usher In a New Era in the Biology of Enhancers”为题,综述了在了解LncRNAs表达作用,以及这些RNAs通过结合蛋白质因子及调节染色质结构参与增强子功能等方面取得的一些最新的进展。

编辑在文中写到,发现具有激活功能的LncRNAs以及它们与远端调控元件(增强子)之间的密切关联,对于大家了解分化、发育和疾病进程中基因的调控具有深远的意义。在过去的20年里,科学家们一直通过描述蛋白质编码基因的表达改变来分析健康组织中及疾病状态下的基因表达程序。认识到组织及时间特异性的基因表达调控受到增强子处表达的LncRNAs的控制,为大家提供了一个机会分析另外一些重要的调控分子,有可能让大家更深入地了解疾病发生及发展过程中位点特异性的基因调控。

尽管近期的一些实验阐明了这类LncRNAs发挥功能的一些机制,人们对于激活功能所需LncRNA密码的了解仍处于初期阶段。了解支配增强子功能的LncRNA序列决定簇(sequence determinant)或是结构条件将为大家带来丰富的信息。 此外,确定RNAs激活功能的等位基因特异性也极其的重要。尽管多个研究指出了一些激活RNAs的顺式介导功能,然而这种激活是仅限于单等位基因或是能够扩展至双等位基因该问题尚未得到解决,这一重要的问题或许能够揭示激活LncRNAs在剂量补偿中所起的广泛及重要功能。

最后研究人员指出:“由于RNA是蛋白质的进化前体,LncRNA介导的转录调控也许是在蛋白质出现之前调控基因表达的一种古老机制。随着大家继续不断地累积对于这些调控RNAs的认识,越来越明显的是,一些新的及未曾预料到的组织和时间特异性表达调控层面有待被发现。”

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