長非編碼rna

長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)是長度大於 200 個核苷酸的非編碼 RNA。研究表明, lncRNA 在劑量補償效應(Dosage compensationeffect)、表觀遺傳調控、細胞周期調控和細胞分化調控等眾多生命活動中發揮重要作用，成為遺傳學研究熱點。

基本介紹

• 中文名：長鏈非編碼RNA 
• 外文名：LncRNA
• 類別：長鏈狀分子 
• 長度：在200-100000 nt 
• 作用：輔助、調控
• 所屬：遺傳學

非編碼RNA的提出

表觀遺傳學是研究基因表達發生了可遺傳的改變,而DNA序列不發生改變的一門生物學分支,對細胞的生長分化及腫瘤的發生髮展至關重要。表觀遺傳學的主要機制包括DNA甲基化、組蛋白修飾及新近發現的非編碼RNA。非編碼RNA是指不能翻譯為蛋白的功能性RNA分子,其中常見的具調控作用的非編碼RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA以及長鏈非編碼RNA。研究者的大量研究表明非編碼RNA在表觀遺傳學的調控中扮演了越來越重要的角色。

長鏈非編碼RNA

◆ 長度在200-100000 nt之間的RNA分子

◆不編碼蛋白

◆ lncRNA參與細胞內多種過程調控

◆種類、數量、功能都不明確

分類

◆Antisense lncRNA (反義長非編碼RNA)

◆intronic noncoding RNA(內含子非編碼RNA)

◆Large intergenic noncoding RNA (lincRNA)

◆Promoter-associated lncRNA(啟動子相關lncRNA)

◆UTR associated lncRNA (非翻譯區lncRNA)

研究背景

在近十餘年的生命科學研究中非編碼調控RNA可謂是研究最火的領域之一，從06年諾獎的siRNA，到這幾年異常火爆的microRNA，到即將登場並定能風靡的lncRNA，可謂如火如荼。

RNA不僅僅只承擔遺傳信息中間載體的輔助性角色，而是更多地承擔了各種調控功能。lncRNA在發育和基因表達中發揮的複雜精確的調控功能極大地解釋了基因組複雜性之難題，同時也為人們從基因表達調控網路的維度來認識生命體的複雜性開啟新的天地．研究者大部分研究集中於短 RNA如 microRNA，piRNA 等一些 ncRNA 生物生成機制和調控通路，甚至在一些人類複雜疾病中的功能，但是這都只是冰山一角。人們對lncRNA(Long noncoding RNAs, LncRNAs) 的認識還處在初級階段，lncRNA起初被認為是基因組轉錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉錄的副產物，不具有生物學功能。然而，有文獻研究表明，lncRNA參與了X染色 體沉默，基因組印記以及染色質修飾，轉錄激活，轉錄干擾，核內運輸等多種重要的調控過程，lncRNA的這些調控作用也開始引起人們廣泛的關注。哺乳動物 基因組序列中4%~9%的序列產生的轉錄本是lncRNA（相應的蛋白編碼RNA的比例是1%），雖然關於lncRNA的研究進展迅猛，但是絕大部分的lncRNA的功能仍然是不清楚的，隨著研究的推進，各類 lncRNA 的大量發現，lncRNA 的研究將是 RNA 基因組研究非常吸引人的一個方向，使人們逐漸認識到基因組存在人類知之甚少的“暗物質”。

特徵

◆lncRNAs通常較長，具有mRNA樣結構，經過剪接，具有polyA尾巴與啟動子結構，分化過程中有動態的表達與不同的剪接方式。

◆lncRNAs啟動子同樣可以結合轉錄因子，如Oct3/4，Nanog, CREB, Sp1, c-myc, Sox2與p53，局部染色質組蛋白同樣具有特徵性的修飾方式與結構特徵。

◆大多數的lncRNAs在組織分化發育過程中，都具有明顯的時空表達特異性，如有人針對小鼠的1300個lncRNAs進行研究，發現在腦組織中的不同部位，lncRNAs具有不同的表達模式。

◆ 在腫瘤與其他疾病中有特徵性的表達方式。

◆序列上保守性較低，只有約12%的lncRNA可在人類之外的其它生物中找到。

作用機制

1 編碼蛋白的基因上游啟動子區（橙色）轉錄，干擾下游基因（藍色）的表達；

2 抑制RNA聚合酶II或者介導染色質重構以及組蛋白修飾，影響下游基因（藍色）的表達；

3 與編碼蛋白基因的轉錄本形成互補雙鏈（紫色），干擾mRNA的剪下，形成不同的剪下形式；

4 與編碼蛋白基因的轉錄本形成互補雙鏈（紫色），在Dicer酶的作用下產生內源性siRNA；

5 與特定蛋白質結合，lncRNA轉錄本（綠色）可調節相應蛋白的活性；

6 作為結構組分與蛋白質形成核酸蛋白質複合體；

7 結合到特定蛋白質上，改變該蛋白質的細胞定位；

8 作為小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前體分子。

主要運用領域

長鏈非編碼 RNA 與細胞分化和個體發育

長鏈非編碼 RNA 的表達不僅具有細胞型和組織特異性, 一些長鏈非編碼 RNA 還僅在真核生物發育過程的特定階段表達。對線蟲和果蠅發育過程中長鏈非編碼 RNA 的表達研究發現, 這類 RNA 分子呈現出動態的表達變化, 多數長鏈非編碼RNA 具有精確的時間和空間表達模式, 有的表達模式還保守地存在不同種的果蠅中。原位雜交分析中發現, 在黑腹果蠅的胚胎髮育過程中高表達的33 個 mRNA-like 長鏈非編碼 RNA, 有 16 個僅在中樞或者外周神經系統中得到表達。

長鏈非編碼 RNA 與人類疾病

研究發現, 長鏈非編碼 RNA 的表達或功能異常與人類疾病的發生密切相關, 其中就包括癌症、退行性神經疾病在內的多種嚴重危害人類健康的重大疾病, 具體表現為長鏈非編碼 RNA 在序列和空間結構上的異常、表達水平的異常、與結合蛋白相互作用的異常等。