长链非编码RNA:与植物发育和胁迫响应相关的新型调控因子

长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是指在基因组序列中长度大于200 nt,没有明显的开放阅读框,并且不具备蛋白编码能力的转录本.早期阶段,lncRNA一度被认为是遗传物质中的“转录噪声”.然而,随着越来越多的研究在不同物种中被报道,以及对lncRNA的功能研究逐渐深入,lncRNA已经逐渐成为基因组学领域的研究热点.该文系统地介绍了lncRNA的分类方法,总结了lncRNA参与调控植物发育与逆境胁迫响应的特征和机制,分析了lncRNA的主要研究技术和策略,并讨论了当前存在的主要问题以及未来的研究方向,旨在为后续的植物lncRNA研究及其在育种领域中的实际运用提供一定的指导依据.     

秀丽线虫细胞核内小干扰RNA调控基因表达的机制研究

生物体内存在大量的不编码蛋白质序列的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),这些非编码RNA广泛参与生命活动的各个过程,包括基因表达调控、基因组稳定性维持、抵抗外源核酸侵染、发育的时序调节以及肿瘤发生等.越来越多的证据表明一系列重大疾病的发生、发展与这些非编码RNA的产生和调控失衡相关.小调节性RNA正在成为潜在的疾病标志物、药物靶点和生物分子药物.我们的研究主要集中在高等多细胞生物中细胞核里小干扰RNA调控基因表达的分子机制和生物学功能.我们在模式生物秀丽线虫中通过遗传筛选的方法发现了一条小干扰RNA在细胞核内调控基因表达的通路,以及参与这条通路的几个关键的细胞核RNA干扰缺陷型基因(nuclear RNAi defective,Nrde).这一发现不仅解决了高等多细胞生物中细胞核内是否存在小RNA干扰现象的争论,而且发现小RNA可能通过主动转运的方式进入细胞核并调控RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)介导的转录延伸.这一通路还可能参与了生物体的获得性遗传过程.本文重点阐述这一小干扰RNA调控基因表达的分子机制,并提出未来亟待解决的科学问题和发展方向.     

非编码RNA调控心脏重构与再生

近年来, 越来越多的证据表明, 大量的非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)在基因的表达调控、细胞和机体的生理功能维持与病理环境调节方面都有重要作用, 其中主要包括微小RNA(microRNAs, miRNAs) 和长链非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs).心脏重构与再生是心血管疾病领域的关键问题, 其调控过程非常复杂, 包括表观遗传、转录、转录后及翻译水平的调控. 大量研究发现在转录后水平, miRNAs 通过负性调节靶标的表达调控心脏发育、疾病及再生进程. 近期研究揭示, lncRNAs 在心脏发育和疾病中具有潜在的作用, 可通过表观遗传、转录及转录后水平发挥作用. lncRNAs 已成为继miRNAs 之后的又一重要的调节性非编码RNA. 就非编码RNA 在心脏重构及再生进程中的调控作用进行综述.     

拟南芥全基因组范围的non-polyA lncRNA检测

长非编码RNA(lncRNA)是一类长度大于200nt不编码蛋白质的RNA,它们在生物体内发挥重要的调控作用。Non-polyA lncRNA是lncRNA的一个重要类型。为系统鉴定植物全基因组范围的non-polyA lncRNA,该文优化了拟南芥基因组范围鉴定新型non-polyA lncRNA的RNA样本纯化和测序方法,并且比较了3种不同的方法。结果表明:链特异性的non-polyA RNA长序列测序检测灵敏度更高,可以检测到更多低表达的lncRNA和更高比率的长序列lncRNA。因此,non-polyA RNA长序列测序适用于拟南芥全基因组范围的non-polyA lncRNA检测。该方法也可用于其它物种中non-polyA lncRNA的鉴定,为探究lncRNA功能提供帮助。     

Advances of long non-coding RNA in cancer

长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度超过200 nt(核苷酸)的非编码RNA分子,可在遗传水平、转录水平和转录后水平调控基因的表达,广泛参与机体的生理和病理过程,在恶性肿瘤的发生和发展中起着重要作用.本文简单综述了几个与肿瘤密切相关的长链非编码RNA的研究进展.     

非编码RNA与心肌重构

非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs) 是一类不编码蛋白质的RNA 分子. 相关研究表明, ncRNAs 不仅参与细胞的增殖、凋亡、分化、代谢等生理过程, 还参与疾病的病理过程. 心肌重构(myocardial remodeling)是多种心血管疾病最主要的病理基础. 已有多项研究表明, 心肌重构的发生发展与ncRNAs 的调控息息相关, 近年来针对ncRNAs 在心脏疾病方面的研究也得到了迅猛发展. 对ncRNAs 包括微小RNA(microRNAs, miRNAs)、长链非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs)和环形RNA(circular RNAs, circRNAs) 与心肌重构的最新研究进展以及作用机制进行介绍, 旨在寻找新的心脏疾病治疗靶点.     

人PSF蛋白结合长非编码RNA的筛选及鉴定

通过RNA亲和层析（RNA affinity chromatograph）,4种可能与人PSF（human polypyrimidine tractbinding proteinassociated splicing factor,hPSF）蛋白结合的长非编码RNA（long noncoding RNA,lncRNA）片段在人黑色素瘤细胞yusac细胞核RNA文库中被筛选得到. 它们分别定位于人内源性逆转座子L1PA16、MER11C、非编码基因MALAT1以及一个未知基因(unknown g     

基于序列信息的长链非编码RNA的亚细胞多定位预测

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是指一类长度超过200个核苷酸、没有编码蛋白质的能力或编码蛋白质的能力极低的RNA分子,它与人类生命活动和多种疾病息息相关。有研究表明lncRNA的亚细胞定位可以为其功能研究提供重要的生物学信息。越来越多的实验数据证实,lncRNA具有多个位置标记,而现有算法大多集中在识别单个位置标记的lncRNA上。因此,为了识别lncRNA的亚细胞多定位,引入了k-mer核苷酸组成和序列顺序相关因子作为lncRNA的特征向量,采用方差分析(ANOVA)筛选出最优特征子集,基于支持向量机算法来预测lncRNA的亚细胞多定位问题。通过5折交叉检验对模型进行评估。结果表明,基准数据集和独立数据集的预测位置覆盖率分别达到87.22%和71.56%。     

非编码RNA与表达调控作用

真核生物转录产生了大量的非编码RNA（ncRNA）,种类繁多？表达及调节模式复杂多样,且对细胞的生长是必须的,并非是转录的＂垃圾＂。根据功能,ncRNA可以大致分成＂持家RNA＂与＂调控RNA＂。ncRNA在遗传信息的载体（DNA和染色质）与表达产物（蛋白质）的相关生物过程中都有着极其重要的作用。     

基于多特征融合的细胞特异性lncRNA的亚细胞定位预测

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在细胞生物学过程和疾病发展中扮演着关键性角色。由于lncRNA的亚细胞定位和其生物学功能密切相关,因此确定lncRNA的亚细胞定位具有重要意义。目前已有一些基于机器学习的方法来识别lncRNA的亚细胞位置,但在识别人类lncRNA的细胞特异性定位方面的相关工作仍然有限。该模型对人类细胞系lncRNA亚细胞定位问题进行了研究,提取了k-mer、CKSNAP、SRS和TSS特征信息,并对各类特征信息进行了融合,基于XGBoost和LightGBM结合的算法来预测人类细胞系lncRNA的亚细胞位置,并通过10倍交叉检验对模型进行了评估。结果表明,该模型预测人类细胞系lncRNA亚细胞定位的方法与现有的预测方法相比,预测成功率均有一定改进,其基准数据集的AUROC值最高达到92.26%。     

lncRNAs transactivate STAU1-mediated mRNA decay by duplexing with 3' UTRs via Alu elements

Staufen 1 (STAU1)-mediated messenger RNA decay (SMD) involves the degradation of translationally active mRNAs whose 3'-untranslated regions (3' UTRs) bind to STAU1, a protein that binds to double-stranded RNA. Earlier studies defined the STAU1-binding site within ADP-ribosylation factor 1 (ARF1) mRNA as a 19-base-pair stem with a 100-nucleotide apex. However, we were unable to identify comparable structures in the 3' UTRs of other targets of SMD. Here we show that STAU1-binding sites can be formed by imperfect base-pairing between an Alu element in the 3' UTR of an SMD target and another Alu element in a cytoplasmic, polyadenylated long non-coding RNA (lncRNA). An individual lncRNA can downregulate a subset of SMD targets, and distinct lncRNAs can downregulate the same SMD target. These are previously unappreciated functions of non-coding RNAs and Alu elements. Not all mRNAs that contain an Alu element in the 3' UTR are targeted for SMD even in the presence of a complementary lncRNA that targets other mRNAs for SMD. Most known trans-acting RNA effectors consist of fewer than 200 nucleotides, and these include small nucleolar RNAs and microRNAs. Our finding that the binding of STAU1 to mRNAs can be transactivated by lncRNAs uncovers an unexpected strategy that cells use to recruit proteins to mRNAs and mediate the decay of these mRNAs. We name these lncRNAs half-STAU1-binding site RNAs (1/2-sbsRNAs).     

动物MicroRNAs的研究进展

MicroRNAs（miRNAs）是一类小的、内源的、非编码的RNA家族,其在转录后水平上对基因表达进行调控。nfiRNAs是在研究秀丽新小杆线虫（Caenorhabditis elegans）发育转变过程中发现的,最初称为stRNAs（small temporal RNA,小时序RNA）,但stRNAs只是miRNAs家族的一部分,随后在线虫、植物和哺乳动物中发现了miRNAs家族的数百个成员。动物miRNAs不仅在发育调控中起重要作用,还参与许多重要的生理过程。本文综述了动物中miRNAs的发现历程、生物学起源、作用机制、生物学功能、研究方法,并对动植物miRNAs的特点进行了比较。     

lnc1343对小鼠胚胎干细胞多能性的影响及其基因座潜在作用机制

哺乳动物基因组可以转录数以千计的长非编码RNA(longnon-coding RNA, lncRNA),lncRNA能够在多种层次以灵活的方式对基因表达进行调控.尽管lncRNA在基因表达调控过程中的作用已经毋庸置疑,但目前只有少数lncRNA的功能和作用机制得到了研究.lnc1343是一条由小核仁RNA宿主基因3所转录的lncRNA,其表达失调与许多人类疾病有密切关联.研究结果表明lnc1343能够通过自身转录本来调控小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)的多能性维持, CRISPR-cas9 介导的lnc1343的转录起始位点和基因座的敲除显著降低了多能性基因(Nanog, Sox2, Oct4)的表达,同时也能通过邻近调控相邻基因Rcc1的表达.此外,通过对Chip-seq数据库的分析,发现lnc1343基因座位存在大量的H3K27ac以及H3K4mel的表观遗传修饰,通过Capture C实验捕获与lnc1343基因座位相互作用的DNA区域,发现大部分相互作用区域位于基因的启动子区,表明lnc1343基因座位可能发挥增强子功能,通过长距离染色质相互作用调控基因表达,进而调控mESCs多能性.总之,lnc1343不仅可以通过自身的转录剪切形成的lncRNA来调控mESCs的多能性,同时也能通过其基因座位调控染色质的长远距离相互作用.     

基于高通量测序技术的松材线虫研究进展

松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)是松树萎蔫病的病原,严重威胁欧亚等国的松林资源和生态安全。自2011年松材线虫基因组首次公布以来,高通量测序技术成为该病害的重要研究手段之一。笔者从松材线虫的功能基因、非编码RNA、转录表达差异和基因组学等方面综述其致病机理,认为随着高通量测序技术的快速发展,在转录组相关研究方面,可尝试开展空间转录组、单细胞测序等新技术,在染色体基因组的支持下寻找松材线虫中具有潜在调控功能的长链非编码RNA、融合基因和环状RNA等罕见核酸分子,挖掘可能存在的甲基化、RNA编辑、结构变异等未知现象;在基因组学研究方面,可以开展基因家族扩增、大样本全基因组关联分析和数量性状定位等研究,以挖掘与松材线虫致病力和繁殖力等重要性状紧密关联的基因或位点,阐明松材线虫不同种群在进化过程中发生的适应性变化。     

Failure of neuronal homeostasis results in common neuropsychiatric phenotypes

Failure of normal brain development leads to mental retardation or autism in about 3% of children. Many genes integral to pathways by which synaptic modification and the remodelling of neuronal networks mediate cognitive and social development have been identified, usually through loss of function. Evidence is accumulating, however, that either loss or gain of molecular functions can be deleterious to the nervous system. Copy-number variation, regulation of gene expression by non-coding RNAs and epigenetic changes are all mechanisms by which altered gene dosage can cause the failure of neuronal homeostasis.     

A brain-specific microRNA regulates dendritic spine development

MicroRNAs are small, non-coding RNAs that control the translation of target messenger RNAs, thereby regulating critical aspects of plant and animal development. In the mammalian nervous system, the spatiotemporal control of mRNA translation has an important role in synaptic development and plasticity. Although a number of microRNAs have been isolated from the mammalian brain, neither the specific microRNAs that regulate synapse function nor their target mRNAs have been identified. Here we show that a brain-specific microRNA, miR-134, is localized to the synapto-dendritic compartment of rat hippocampal neurons and negatively regulates the size of dendritic spines--postsynaptic sites of excitatory synaptic transmission. This effect is mediated by miR-134 inhibition of the translation of an mRNA encoding a protein kinase, Limk1, that controls spine development. Exposure of neurons to extracellular stimuli such as brain-derived neurotrophic factor relieves miR-134 inhibition of Limk1 translation and in this way may contribute to synaptic development, maturation and/or plasticity.