非编码RNA研究概述

RNA是细胞以DNA为模板产生的转录产物,根据中心法则,早期一般将RNA整体地看作从DNA到功能蛋白质分子的中间信息专递分子.这些分子也是较早为生物学家所认知的mRNA,rRNA,tRNA等.其中mRNA直接作为翻译蛋白质的模板,而rRNA及tRNA等的功能则直接保证蛋白质翻译的进行.20世纪末及21世纪的研究逐渐让生物学家认识到细胞中还存在多种多样、对于中心法则遗传信息传递并非必需的非编码RNA分子.认识RNA分子的种类、功能、机理,及其与生理、遗传、进化等生命科学重要命题间的相互关系,是当代生物学的重要内容.本文对目前已知的非编码RNA种类、功能及机理,以及在生理、遗传、进化、生态中的作用进行概述.同时也简要介绍了非编码RNA相关的生物技术及生物医药应用.非编码RNA研究已经取得了巨大的进展,进一步的研究无疑将继续作为当代科学研究的重要领域存在,从而回答各种各样RNA在基因组功能中的作用这一问题.     

非编码RNA在肿瘤发生中的不同作用

哺乳动物中大部分基因通过转录产生大量的非编码RNA.过去的10余年间,microRNA和siRNA2种小分子非编码RNA以及其他各种类型非编码RNA的发现,极大地促进了生物学发展.非编码RNA研究领域也不断被拓展.最近不少文献报道了miRNA和其他ncRNA的各种功能,如H19RNA、HOTAIR、超保守区域转录子、天然反义RNA、转运RNA和线粒体的非编码RNA等非编码RNA参与多种细胞活动,并与一些疾病及肿瘤相关.本文将介绍一些非编码RNA与肿瘤相关的最新研究进展,并着重讨论除microRNA以外其他ncRNA与肿瘤的关系.     

长链非编码RNA在癌症中的研究进展

长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一类转录本长度超过200个核苷酸的非编码RNA,通常不编码蛋白质。随着研究的进展,人们发现lncRNA来源复杂、功能各异,在表观遗传学、转录水平、转录后水平等多个水平发挥着重要的作用。笔者旨在介绍lncRNA的来源及生物学功能,并着重阐述其在癌症生物学中的研究进展。     

发现新型非编码RNA

据英国Nature Structural&Molecular Biology,2015,doi:10.1038/nsmb.2959报道,中国科学技术大学单革实验室的李兆勇等人发现一类新的非编码环状RNA,在细胞核内调节亲本基因的转录。非编码RNA是指细胞内不编码蛋白质却行使多种生物学功能的RNA,而环状RNA大多为非编码RNA。李兆勇等人通过交联和免疫沉淀方法找到111种与RNA聚合酶Ⅱ(PolⅡ)有关的环状RNA,并对其中两种circEIF3J和circPAIP2进行了详细研     

A至I RNA编辑: 遗传信息修饰的新机制

A至I RNA编辑(A-to-I RNA editing)是一种遗传信息修饰机制, 是基因调控在转录后水平发生的另一重要事件, 也是对分子生物学理论的重要补充. A至I RNA编辑酶可催化转录初产物RNA前体(pre-RNA)中特定部位的腺苷转变成肌苷, 从而产生新的遗传密码, 是蛋白质分子多样性发生的重要机制之一. 研究发现, 哺乳动物体内已知的几种A至I RNA编辑底物均编码具有重要功能的蛋白质, 其编辑变化可引发相应疾病, 提示A至I RNA编辑缺陷可能与多种疾病的发生相关. 由于目前明确的A至I RNA编辑的底物较少且均局限于中枢神经系统, 寻找更多新的受ADARs调控的下游基因, 并对其功能进行研究, 将有助于阐明A至I RNA编辑的生理和病理意义, 并将对分子生物学理论作出重要补充     

果蝇3个新的小分子非编码RNA的鉴定

通过比较基因组和分子生物学方法分析了果蝇属中5种果蝇全基因组内含子区域的保守序列, 获得了3个新的非编码RNA基因. 其中一个为具有典型的box C/D家族保守元件及结构特征的核仁小分子RNA基因, 其功能序列可介导28S rRNA的C2673位点的核糖甲基化修饰. 另外两个为miRNA基因, 其转录序列可形成典型的miRNA前体茎环结构; 在果蝇发育的4个时期均可表达产生长度为23个核苷酸的成熟RNA分子. 结果还表明, 在长度为100~500 bp区间的黑腹果蝇基因内含子中存在396个多物种保守序列(MCIS), 这些序列除编码小分子RNA外, 还可能与影响基因转录或转录后加工的顺式元件有关.     

长链非编码RNAs的作用机制及其在肿瘤中的作用

长链非编码RNAs(lncRNAs)为一类碱基长度大于200nt的非编码RNA分子,作为一类新型基因表达调控因子,可通过改变染色质结构和直接调节转录因子活性参与转录调控,亦可通过调节mRNA形成的过程及其翻译参与转录后调控.lncRNAs表达水平异常与肿瘤发生发展密切相关,有的可以促进癌变,在肿瘤中高度表达;有的可以抑制癌变,在肿瘤中表达降低.本文总结了近年来lncRNAs研究方面取得的最新进展,主要介绍了lncRNAs的作用机制及其异常表达与肿瘤发生发展的关系,这为我们理解lncRNAs的功能及其与恶性肿瘤的关系提供了一个新的思路.     

粟酒裂殖酵母一个新的box C/D snoRNA的鉴定、功能分析及进化意义

通过筛选粟酒裂殖酵母核内小分子RNA的cDNA文库，获得了一个新的小分子RNA序列。该RNA具有典型的box C/D snoRNA的保守元件和结构特征，并具有一段与25S rRNA互补的、长度为10个核苷酸的反义序列，推测其可指导25S rRNA G940 位点2’-O-核糖甲基化修饰。经dNTP浓度依赖性引物延伸实验验证，G940确实为2’-O-核糖甲基化修饰位点。功能元件比较分析揭示该snoRNA的上游反义序列与酿酒酵母snR60 的下游反义序列同源，故命名为snR60-Ⅱ。snR60-Ⅱ基因位于一个非编码RNA基因的内含子中，其产物由宿主基因转录后的RNA前体加工而来。这是酵母snoRNA由非编码RNA基因内含子编码的首次报道。通过计算机分析，本研究还从真菌和果蝇中分别发现了一批酵母snR60功能同源分子。在不同生物中，snR60存在独立基因编码、内含子编码和多顺反子转录等多种基因组织形式，表明snR60在进化过程中具有高度的移动性。     

脱氧核酶在生物检测及基因治疗中的研究进展

脱氧核酶(DNA zyme)是通过体外筛选技术获得的有酶活性的单链DNA分子.随着越来越多的脱氧核酶被筛选出来,科学家对其功能性质的研究也逐渐深入.其中,RNA切割作用作为脱氧核酶最重要的一种特性,是目前研究热点.而脱氧核酶发挥RNA切割作用需要辅因子(金属离子、中性分子、细菌等),因此,基于此特性,DNAzyme不仅被广泛用于金属离子和生物分子检测,而且被应用于特异性切割mRNA阻断蛋白的翻译,从而用于多类临床疾病的治疗.本文系统总结了DNAzyme在金属离子和生物分子检测以及在基因治疗方面的研究进展,并对其在动物体内对目标分子的高灵敏度、低浓度特异性检测及发挥切割活性进而达到疾病治疗做出了展望.     

甜菜坏死黄脉病毒RNA4的菌传功能分析

构建了甜菜坏死黄脉病毒（BNYVV）RNA4全长核苷酸序列以及5种编码区突变体的侵染性cDNA克隆，不同结构伯RNA4体外转录物与只含有RNA1，2和3的BNYVV分离物总RNAs混合后分别接种寄主植物番杏（Tetragonia expansa）作为毒源，繁殖后接种甜菜，利用无毒甜菜多黏菌(Polymyxa betae）进行传毒实验，结果表明，RNA4编码区内各种缺失突变均能显著地抑制多黏菌的传播，但插入4个碱基的移码突变体对传毒没有影响，说明BNYVVRNA4中的部分核苷酸序列对于被真菌介体高效传播是必需的，并且可能是在RNA水平上具有功能。     

非编码RNA: 比较近缘物种及寻找雄性功能基因

非编码RNA是近来发现的一类具有重要功能的基因. 本文针对“果蝇近缘物种间性腺特异ncRNA表达图谱存在显著差异”一文, 讨论其涉及的内容对ncRNA研究领域发展的意义. 该文采用比较基因组分析与基因间区RT-PCR相结合的简便而有效的非编码RNA检测手段, 在黑腹果蝇中鉴定出12个性腺特异性表达的非编码RNA基因, 并发现他们在黑腹果蝇及其近缘种间的表达存在差异. 这一结论一方面暗示了同一个非编码RNA基因在物种进化过程中演化出了各自的表达调控机制, 另一方面也为性别发育生物学和进化生物学研究提供了一个有价值的ncRNA基因的研究平台.     

寻找癌肿新克星

正[本刊讯]我国科学家丁侃和肖斐等人通过实验证实.一种微RNA(miRNA-885-3p)能通过抑制微血管生成来阻止恶性瘤的增生。该研究为从微RNA分子作用机理中开发抗癌新药提供了一定的线索和理论基础。微RNA(micro RNA)是一类非编码RNA.能通过序列互补而在后转录水平上使某些基因的表达沉默。有些微RNA分子能影响血管生成,     

甜菜坏死黄脉病毒RNA5对病毒致病性的影响

利用甜菜坏死黄脉病毒(Beet necrotic yellow vein virus, BNYVV) RNA5全长侵染性cDNA克隆体外转录获得的RNA5体外转录物, 与只含有RNA1, 2以及RNA1, 2和3的两个BNYVV突变株BNYVV-Hu0和BNYVV-Hu3的RNAs分别混合, 并接种于寄主植物番杏(Tetragonia expansa)和甜菜(Beta vulgaris L). 结果表明, RNA5是BNYVV中除RNA3以外的另一个病毒致病性相关分子, 它的存在能够提高病毒的侵染效率和在寄主体内的积累水平, 并与RNA3协同作用, 导致病毒侵染后的症状表现加重.     

生物信息方法预测高粱miRNA及其靶基因

miRNAs是新发现的一类长约21个碱基对的非编码RNAs. 它们在转录后基因调控中起着重要作用. 它们的靶目标涉及许多生物进程, 如发育、新陈代谢、胁迫应答等. 尽管已经有大量物种的miRNAs报道, 然而关于高粱miRNAs的相关报道却十分有限. 本研究通过基于基因组勘测序列(GSS)的同源序列搜索和miRNAs的二级结构分析, 总共发现17条新的miRNAs. 它们不均等的分布于11个miRNAs家族中. 一些miRNAs的基因存在多位点并且不仅仅存在于单一基因位点上. 大多数miRNAs存在同一生物界的保守性, 但是我们发现, 高粱sbi-miR127和sbi-miR466分别表现出与人类(H. sapiens)和家鼠(M. musculus)具有高度序列相似性. 通过靶基因预测软件MiRU对miRNAs的分析表明, 它们可能调节64种靶基因, 其中多数涉及RNA加工、新陈代谢、细胞周期、蛋白质降解、胁迫应答及转录. 在11个miRNAs家族中至少有7个miRNAs的靶目标是NADPH-细胞色素p450还原酶、核苷二磷酸激酶、超氧化物歧化酶等一些在新陈代谢和胁迫应答中必要的蛋白, 说明miRNAs在这些过程中起着十分重要的作用.     

“垃圾”DNA的奥秘

依据DNA双螺旋和遗传信息的中心法则,只有编码蛋白的DNA才被认为是有功能的.然而人类基因组大小与蛋白质数量矛盾以及生物体进化与基因组大小的不相关性(即C值悖论),导致科学家对非编码DNA概念的提出,戏称这些DNA为"垃圾"DNA.随着第二代测序技术发展以及数据分析能力的提升,大量研究表明,这些"垃圾"DNA很多都可以在生理与疾病状态下特异性转录.同时,疾病全基因组相关联研究显示,大量与疾病相关单核苷酸多态性位点位于非编码区,这共同证明了它们是有功能的.进一步研究表明,人类基因组中至少75%的序列是转录的,并将这些转录且不编码蛋白质的产物称为非编码RNA.本研究组系统总结了3大类非编码RNA包括微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA的定义和分类以及在疾病中的功能,对这些的非编码RNA的研究将会为疾病的治疗以及诊断方法开启新纪元.     

调控基因表达的miRNA

近年来, 在小分子RNA中发现了一类与调节基因表达密切相关的分子micro RNA (miRNA). miRNA由内源性基因编码, 可通过诱导mRNA的切割降解, 翻译抑制或者其他形式的调节机制抑制靶基因的表达. 寻找这类调节分子及其靶基因已成为研究的热点. 我们试图回顾miRNA的研究历史, 简介miRNA 分子的检测方法, 介绍 miRNA 在基因组中的位置、miRNA靶基因的搜寻、miRNA生物功能的鉴定, 并探讨miRNA的作用机制, 最后展望 miRNA 在调控生命体的发生、生长、发育和分化等方面的重要作用. 可以预测, 全部miRNA基因功能的鉴定必将给人们对生命体的研究带来新的理念、方法和思路.     

小分子RNA的切除活动

自1989年发现基因沉默现象以来,关于小分子RNA不同作用的新报告接连不断.这些作用,包括调控信使RNA(mRNA)转译成蛋白质;确定染色体的构象;调节干细胞的更新;抗病毒和可能引起有害突变遗传因素的保护作用.动植物中的小分子RNA分为三类,即miRNA,siRNA和与Piwi相互作用的piRNA.miRNA是由基因组编码,被加工成22个碱基对,和同源mRNA相互作用,调节它们的转译活动,并对发育过程产生影响的一类分子.siRNA的长度是21个碱基对,由双链RNA前体产生,这些前体包括病毒和同系转位子在内.而最近才发现的piRNA,是存在于果蝇和动物的种系内,一般是由25个碱基对组成,和可转移的成分及另外一些序列相似.     

麂属rDNA限制性位点多态性及其系统进化

核糖体RNA基因家族(rRNA gene或rDNA)是一类中等重复的DNA序列,每个重复单元由非转录间隔区(nontranscribed spacer,NTS)、转录间隔区(internal transcri-bed spacer,ITS)和三种rRNA(18S RNA,5.8S RNA,28S RNA)基因编码区组成.由于rDNA遵循协同进化(concerted evolution)模式,种内个体间重复单元的序列差异不     

转移核糖核酸（tRNA）结构与疾病

转移核糖核酸(tRNA)在体内有重要的生物学功能,其组成成分和结构发生异常,将会引起疾病.在本文中介绍了:1.修饰核苷假尿苷(ψ)和辫苷类(Q)与肿瘤的关系.2.tRNA~(ALa)作为抗原可导致PL-12 多发性肌炎这种自身免疫性疾病.3.人线粒体DNA编码13条多肽链、两种rRNA和22种tRNA;线粒体tRNA基因发生突变可产生非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)和线粒体脑肌病伴乳酸性酸中毒及中风样发作(MELAS)等症.     

microRNA与肿瘤发生、诊断及治疗

microRNA(miRNA)是一类近年来新发现的非编码小RNA分子,通常在转录后水平调控基因表达。成熟miR-NA通过与mRNA完全或不完全配对,降解靶mRNA或阻遏其转录后翻译。miRNA参与调控动植物生长发育等许多复杂的生命过程,最新有关研究表明:miRNA与肿瘤存在着紧密关联。本文就miRNA在肿瘤发生、诊断和治疗等方面的研究进展作一综述。