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LncRNA基础知识大全

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发表于 2017-12-20 18:33:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
接下来从以下8个方面来介绍:LncRNA的定义、LncRNA的发现、LncRNA的分类、LncRNA的功能、LncRNA的作用模式、LncRNA的争议、LncRNA的常用数据库以及LncRNA的研究模式。


一、LncRNA的定义

LncRNA(Long non-coding RNA),是长度大于200个核苷酸的非编码RNA,一些LncRNAs,长度超过90kb,也被称为macroRNA,如 Airn 和 KCNQ1OT1。标准“非编码”是指在转录本中缺少开放阅读框 和/或 保守密码子,2011年 Cell 发表论文表明LncRNA可以被核糖体吸引,其中一些能翻译产生小肽(图3)。 编码肽的能力与转录产物充当功能性RNA的能力并不一定冲突, 事实上,越来越多的证据表明双功能转录产物既可以作为蛋白质模板,也可以作为LncRNAs。


二、LncRNA的发现

LncRNA起初被认为是基因组转录的“噪音”,是RNA聚合酶II转录的副产物,不具有生物学功能  。然而,1991年,Nature等杂志刊文证实 Xist 参与X染色体失活的调控(图4)。此后越来越多的研究表明,LncRNA在众多生命活动过程中发挥重要作用,LncRNA开始引起人们广泛的关注。再加上二代测序技术的发展,大量 LncRNA 被发现。点击右边查看:要怎么证明LncRNA是LncRNA?!

三、LncRNA的分类

1、正义LncRNA,与编码基因的一个或多个外显子重叠;2、反义转录产物,与相反链上的转录产物部分或完全互补;3、内含子LncRNA,由基因的内含子产生;4、双向转录产物,与蛋白质编码基因共享相同的启动子,但转录方向相反;5、基因间LncRNAs(LincRNA),由位于蛋白质编码基因之间的序列独立转录;6、增强子RNA(eRNA),由蛋白质编码基因的增强子区域产生;7、circRNA,由转录产物剪接并形成共价闭合的环状RNA。


四、LncRNA的功能

LncRNA 在剂量补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用,也与包括癌症在内的多种疾病息息相关,也正因此成为生命科学领域的研究热点。

RNA不仅仅是承担遗传信息中间载体的辅助性角色,而是更多地承担了各种调控功能。LncRNA发挥功能主要依靠其二级结构,与蛋白质结合,可引起染色质重构、影响转录因子功能等。另外,还可以在其线性水平与miRNA结合,间接影响mRNA表达,也可以直接与mRNA结合,影响mRNA翻译、剪切、降解过程。LncRNA在发育和基因表达中发挥的复杂精确的调控功能极大地解释了基因组复杂性之难题,同时也为人们从基因表达调控网络的维度来认识生命体的复杂性开启新的天地。但是目前对LncRNA的认知可以说还处在初级阶段,前路漫漫,还有许多需要探索。

五、LncRNA的作用模式

LncRNA 的作用模式主要分为四大类: signal、decoy、guide、scaffold。

1、signal-信号

LncRNA的第一种作用是调控下游基因转录。已有的研究发现,不同的刺激条件和信号通路下,LncRNA将会被特异性地转录,并作为信号传导分子参与特殊信号通路的传导。一些LncRNA分子被转录后,拥有调控下游基因转录的作用。从生物体的角度而言,利用RNA进行转录调控是具有明显优势的,因为利用RNA进行调控,由于不涉及蛋白质的翻译,因此具有更好的反应速度,对于机体的某些急性反应可以做出更好更迅速的相应。

2、decoy-诱饵

LncRNA的第二种作用是分子阻断剂。这一类LncRNA被转录后,它会直接和蛋白(与这类LncRNA相互作用的蛋白都是转移因子/转录调节子)结合,从而阻断了该分子的作用和信号通路。由于LncRNA的结合,这类转录因子的功能被阻断,从而调控下游的基因转录。

3、guide-引导

第三种作用模式是LncRNA与蛋白结合(通常是转录因子),然后将蛋白复合物定位到特定的DNA序列上。研究发现LncRNA介导的这种转录调控作用可以是顺式作用模式,也可以是反式作用机制,因此仅仅从LncRNA的序列上是无法获得信息的。

4、scaffold-支架

LncRNA 还可以起到一个“中心平台”的作用,即多个相关的转录因子都可以结合在这个LncRNA分子上。在细胞机体中,当多条信号通路同时被激活,这些下游的效应分子可以结合到同一条LncRNA分子上,实现不同信号通路之间的信息交汇和整合,有利于机体/细胞迅速地对外界信号和刺激产生反馈和调节。

值得注意的是,近来,Cell、Science等相继报道LncRNA可以编码小肽。推荐两个预测LncRNA编码能力的网站:

1. Coding Potential Caculator:http://cpc.cbi.pku.edu.cn/.

2. CPAT:Coding-Potential Assessment Tool :http://lilab.research.bcm.edu/cpat/index.php.

六、LncRNA的争议

LncRNA的相关研究虽然很多,但很多都存在争议,特别是关于LncRNA在染色质上招募一些表观遗传相关的酶复合体参与基因表达调控方面的研究,可以点击链接查看:LncRNA明星分子HOTAIR真的有那么重要吗?

七、LncRNA的常用数据库

LncRNA数据库,BioWorld之前做过整理,点击链接查看:LncRNA研究之:LncRNA数据库及预测软件汇总

八、LncRNA的研究思路

LncRNA的相关研究逐渐成为了当今生物医学最热门的研究领域之一。近几年有关LncRNA研究的国自然立项数连年增长,2016年261项,2017年更是达到了345项,在这里讲一下LncRNA研究中经典的ABCD模式——A基因通过B基因/信号通路在C疾病中发挥D功能。



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