靈長類動物大腦發育及老化過程中lncRNA的動態變化特徵和調控解析

2021-01-14 中國科大新聞網

大腦是生物體內結構和功能最複雜的器官，具有精巧和完善的信息處理系統。大腦的正常發育是其執行功能的基石，受到遺傳和包括長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA, lncRNA）在內的一系列表觀遺傳等多種因素的調控。儘管已有研究發現哺乳動物腦內lncRNA的種類和數量均十分豐富，而且表現出伴隨進化由簡至繁過程顯著增加的趨勢，但無論從表達分布、生成與代謝，還是功能方面，對lncRNA在神經系統中的認識仍然相當匱乏。

 

近日，中國科學技術大學生命科學學院汪香婷課題組與中科院昆明動物所李家立課題組等通力合作，揭示了lncRNAs在靈長類大腦發育和老化過程中的動態變化和作用。相關研究成果於2017年7月7日在美國冷泉港實驗室主辦的Genome Research雜誌在線發表，題為： Annotation and cluster analysis of spatiotemporal- and sex-related lncRNA expression in Rhesus macaque brain.（http://genome.cshlp.org/content/early/2017/07/07/gr.217463.116）。該工作以獼猴為實驗對象，通過RNA-seq和CAGE-seq深度測序，結合實驗功能驗證，發現靈長類動物腦組織lncRNA具有較mRNA更高的組織和性別差異；通過對不同年齡段RNA表達變化進行統計發現1歲到4歲間lncRNA與mRNA均發生明顯表達變化，而10歲到20歲間的變化最為微弱。進一步的研究發現lncRNAs啟動子區域的變化呈現出顯著的性別差異和時空變化性狀，揭示了一種之前未被發現的lncRNA調控系統，對大腦的發育和老化研究具有重要貢獻。該論文第一作者為中科院昆明動物所博士生劉斯靈、助理研究員王正波和田仁榮，中科大博士生張博文和武漢生命之美生物公司陳棟博士；通訊作者為中科院昆明動物所李家立研究員、中國科大汪香婷研究員和武漢生命之美生物公司張翼博士。該項目得到非編碼RNA重大研究計劃首批培育項目和中科院中科院人才計劃等的支持。

 

2010年，RNA研究被Science雜誌評選為21世紀第一個10年間的十大科學突破之首。許多研究表明lncRNA可作為分子信號、分子嚮導、支架或增強物等來調控基因的表達。我們的研究成果為進一步了解lncRNA在大腦結構和高級認知功能中的作用提供了新的實驗依據，亦為與腦功能相關的神經系統疾病研究開闢了新型的靶標分子。現階段，汪香婷課題組正在對前期工作中篩選出的一些重要lncRNA分子的生成、代謝與調控及其在中樞神經系統發育過程中的作用與分子機制進行深入研究。

 

（生命科學學院、科研部） 

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