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Cell子刊:lncRNA其实没那么重要?

来源/作者:alax   发表时间:2016-04-11 15:58:34  
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  人们普遍认为lncRNA具有重要的生物学意义,但对它们的具体功能还知之甚少。宾夕法尼亚大学的科学家们对一种备受关注的lncRNA进行了研究。他们最近在Molecular Cell杂志上发表文章指出,这种lncRNA很可能并没有什么功能,真正起作用的是其编码DNA。这个DNA片段能像增强子那样激活附近的蛋白质编码基因。

 

长非编码RNA(lncRNA)是一些长度超过三百个核苷酸的RNA分子,在细胞内的丰度约占到70%至98%。lncRNA来自于基因组中的非编码DNA,不含任何蛋白的阅读框。人们普遍认为lncRNA具有重要的生物学意义,但对它们的具体功能还知之甚少。

宾夕法尼亚大学的科学家们对一种备受关注的lncRNA进行了研究。他们最近在Molecular Cell杂志上发表文章指出,这种lncRNA很可能并没有什么功能,真正起作用的是其编码DNA。这个DNA片段能像增强子那样激活附近的蛋白质编码基因。

“这一发现告诉我们,生产lncRNA的DNA区域其实并不一定通过lncRNA发挥作用,”文章第一作者Vikram R. Paralkar博士说。

小鼠的红细胞和一些其他细胞富含基因Lockd的lncRNA产物,人们推测这种lncRNA可能具有某种未知的功能。Lockd的转录起始区域包含多个转录因子的结合位点,而且它就处在Cdkn1b基因的下游。已知Cdkn1b基因的蛋白质产物参与了细胞分裂的调控。

为了探索Lockd的具体功能,研究人员用基因编辑技术删除了小鼠血细胞的Lockd DNA。在这种情况下,Cdkn1b的表达水平降低了70%。研究人员还在不影响Lockd DNA的情况下阻断其RNA的转录,结果Cdkn1b的表达水平没有受到影响。换句话说,去掉RNA转录本没关系,但去掉DNA问题就大了。进一步研究表明,在扭曲成环的双螺旋基因组结构中,Lockd DNA的启动端直接接触相邻Cdkn1b的启动子,像增强子那样刺激Cdkn1b的转录。

也许有一天人们会发现Lockd RNA具有其他功能,但至少“它对Cdkn1b并没有明显功能”。Paralkar强调,在研究非编码DNA和RNA的功能时,DNA删除和RNA阻断实验都是很有必要的。只有这样才能把DNA和RNA的功能区分开。

2011年,斯坦福大学的Howard Chang教授开发了ChIRP技术,该技术可以在全基因组范围内鉴定RNA与染色质的互作,被不同领域的研究者们广泛采用。后来Chang和同事对ChIRP进行改造,发布了称为dChIRP(domain-specific ChIRP)的新技术。据介绍,该技术可以在天然环境下剖析lncRNA不同结构域的功能。相关论文发表在近期的Nature Biotechnology杂志上。

非编码RNA(ncRNA)往往与蛋白质协作,生成复杂的结构,并参与细胞调控。为了揭示非编码RNA-蛋白质复合体(RNP)的组成和动态,Howard Chang教授最近在ChIRP的基础上开发了质谱分析技术ChIRP-MS。这是一种RNA导向的蛋白质组学技术(RNA-directed proteomics),能够全面鉴定特定非编码RNA的结合蛋白。这一成果发表在四月二日的Cell杂志上。

细胞重编程向我们展示了体细胞状态在表观遗传学上的可塑性。而长非编码RNA(lncRNA)被认为在表观遗传学调控中具有重要的作用。加州理工学院的研究团队在细胞重编程过程中进行了单细胞转录组分析,揭示了lncRNA表达在不同阶段发生的动态改变。这项研究发表在Cell Stem Cell杂志上,领导这项研究的是加州理工学院的Barbara J. Wold。

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