我國學者揭示長鏈非編碼RNA順式調控基因表達的新模式

2020-12-01 生物谷

國際學術期刊Cell Stem Cell（《細胞·幹細胞》）於近日在線發表了清華大學醫學院沈曉驊研究組的最新研究成果「Divergent lncRNAs regulate gene expression and lineage differentiation in pluripotent cells」（反義長鏈非編碼RNA調控基因表達和多能幹細胞分化），系統揭示了長鏈非編碼RNA順式調控基因組上鄰近基因的表達，以及它們在幹細胞分化和發育中的作用。該研究工作得到國家自然科學基金項目（31471219， 8141101062）等的資助。論文連結：http：//www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(16)00062-X

高等真核生物基因組的廣泛轉錄產生了大量的長鏈非編碼RNA（lncRNA），它們不具有編碼蛋白的功能。目前人們對它們的了解還非常有限，lncRNA被認為是生物學中的暗物質。LncRNA的功能分類及預測，是非編碼RNA領域一直追尋和探索的重要問題，它對於認識非編碼RNA生物學功能和存在的意義具有重要作用。

沈曉驊研究組發現，lncRNA在基因組上的分布不是隨機的，並根據它們在基因組上與鄰近蛋白編碼基因的位置關係進行了分類。其中，反義長鏈非編碼RNA（divergent lncRNAs）與鄰近蛋白基因在基因組上以頭對頭的方式反向排列和轉錄。它們佔人和鼠lncRNA總數的20%，更傾向於分布在編碼轉錄因子和發育調控基因的附近，在進化上它們比遠離蛋白編碼基因的lncRNAs更為古老。令人驚嘆的是，沉默75%的隨機挑選的反義長鏈非編碼RNA，均導致了鄰近蛋白基因的表達下降。該課題組以lncRNA Evx1as為例深入解析了反義長鏈非編碼RNA作用的分子機制。Evx1as RNA原位結合在自身轉錄的DNA區域，招募轉錄激活輔助因子Mediator，促進一個激活狀態的染色質表觀修飾和高級結構的形成，為EVX1的快速激活提供一個「時機之窗」去整合各種信號，從而正向調控EVX1的基因轉錄。幹擾lncRNAEvx1as的表達，嚴重阻礙了多能幹細胞的分化。因此，反義長鏈非編碼RNA，至少其中相當多的一部分，能夠順式調節鄰近蛋白編碼基因的轉錄，精密控制這些發育多樣性基因位點的時空表達，並參與到與之相關的發育和其它生物學過程。

這一研究發現從一個更高的層面上揭示出lncRNAs順式調控鄰近蛋白編碼基因是一種廣泛存在的轉錄調控新模式。基於以上順式調控規律，人們可以根據鄰近已知蛋白編碼基因的功能，預測出大量未經鑑定的非編碼lncRNA的功能。這種功能上的預測，將幫助科研人員更好地設計實驗和研究未知lncRNA，對全面認識非編碼基因組的功能、基因表達調控和生物體發育具有重要意義。

圖示：反義長鏈非編碼RNA與基因轉錄調控和生物體發育緊密相連。A) 反義長鏈非編碼RNA通過調控鄰近蛋白編碼基因的轉錄來參與與該蛋白相關的生物學過程。B) LncRNA Evx1as順式調節EVX1表達的模式圖。（生物谷 Bioon.com）

相關焦點

  • 揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式
    沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》發表論文揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式　　清華新聞網3月18日電 3月17日，清華大學醫學院沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》（Cell Stem Cell）在線發表了題為《反義長鏈非編碼RNA調控基因表達和多能幹細胞分化
  • 沈曉驊:關於一個長鏈非編碼RNA對HOXA基因表達調控研究的論文
    HOXA基因表達以及胚胎幹細胞（ESC）分化模式圖。文章首次提出了一個長鏈非編碼RNA（lncRNA）的表達產物和編碼這個lncRNA的基因組區域同時對其下遊的HOXA基因簇的表達進行調控，並且起著相反的調控方式。PTN-BBS聯合培養項目2010級學生尹亞飛為本文的第一作者，論文的其他作者還包括2012級清華大學—北京大學生命科學聯合中心（CLS）2012級學生顏丕熙和盧雨陽等。沈曉驊博士為本文的通訊作者。
  • 上海生科院發現調控胰島素敏感性的長鏈非編碼RNA---中國科學院
    該研究在SIRT1基因的啟動子區發現了一個長鏈非編碼RNA (long noncoding RNA, lncRNA) Risa，並通過細胞和動物實驗研究發現下調Risa能夠增強自噬、改善胰島素敏感性。但長鏈非編碼RNA在胰島素敏感性調控中的作用還不清楚。
  • 科學家發現長鏈非編碼RNA作用新模式
    中國工程院院士、中國醫學科學院院長曹雪濤帶領課題組發現，長鏈非編碼RNA（lncRNA）可通過直接結合細胞漿中的信號轉導蛋白分子並影響其磷酸化的新方式而調控免疫細胞的分化發育與功能。該成果為研究lncRNA發揮生物學效應的作用機制提出了新觀點，並為免疫細胞分化發育與功能調控研究提出了新方向。相關成果發表於新一期《科學》。
  • 【學術前沿】 沈曉驊團隊發現U1 snRNP調控非編碼RNA結合染色質的...
    相比細胞質定位的蛋白編碼信使mRNA，眾多的非編碼RNA，比如長鏈非編碼lncRNA、和啟動子和增強子調控元件關聯的不穩定轉錄本（uaRNA、eRNA），更傾向於結合在染色質上參與調控染色質結構、轉錄和RNA加工等過程【1-3】。儘管零星報導少數RNA核滯留的現象，但為何大部分lncRNA會滯留於染色質上行使調控功能，仍是個不解之謎。
  • 科學網—科學家發現長鏈非編碼RNA作用新模式
    本報訊（記者保婷婷）中國工程院院士、中國醫學科學院院長曹雪濤帶領課題組發現，長鏈非編碼RNA（lncRNA）可通過直接結合細胞漿中的信號轉導蛋白分子並影響其磷酸化的新方式而調控免疫細胞的分化發育與功能
  • 肝癌發生發展過程中的長鏈非編碼RNA功能研究
    在2014腫瘤轉化醫學研討會上，孫教授就「肝癌發生發展過程中的長鏈非編碼RNA功能研究」做了精彩演講。原發性肝細胞癌（以下簡稱肝癌，Hepatocellular carcinoma，HCC）是我國常見惡性腫瘤之一。進一步探索研究新基因的功能與肝癌發生、發展的關係，對揭示肝癌發生、發展的精確分子機制、設計合理的治療藥物及判斷預後， 進一步提高我國肝癌的治療水平具有重要意義。
  • 中國科大在動物長鏈非編碼RNA研究中取得進展
    該實驗室通過優化的基因編輯技術，對秀麗線蟲中155個基因間的長鏈非編碼RNA(lincRNA)進行逐一敲除（秀麗線蟲已知的全部lincRNA共170個），系統地研究了秀麗線蟲中lincRNA的功能。這是第一篇在多細胞動物中利用基因編輯技術、在全基因組水平上、對一個種類的長非編碼RNA進行敲除並系統分析其在動物中生理功能及功能機理的研究。
  • 長鏈非編碼RNA在腦膠質瘤發病及進展中功能作用的研究進展
    近來研究表明：LncRNA可以在染色質修飾、轉錄及轉錄後等多種水平調節基因的表達，影響轉錄、翻譯、細胞分化、基因表達、細胞周期、染色體修飾及核漿運輸等生理進程。根據LncRNA在基因座上的位置可將其分為5類：①位於基因間的長鏈非編碼RNA，又被稱作LincRNA（long intergenic RNA）。
  • 科學家發現肝癌細胞增殖非編碼RNA調控機制
    原發性肝臟惡性腫瘤起源於肝臟的上皮或間葉組織，前者稱為原發性肝癌，是我國高發的，危害極大的惡性腫瘤；後者稱為肉瘤，與原發性肝癌相比較較為少見。繼發性或稱轉移性肝癌係指全身多個器官起源的惡性腫瘤侵犯至肝臟。一般多見於胃、膽道、胰腺、結直腸、卵巢、子宮、肺、乳腺等器官惡性腫瘤的肝轉移。我國科學家通過定量蛋白質組學技術，發現了兩種非編碼RNA調控肝癌細胞增殖分子作用機制。
  • ...附屬兒科醫院周玉峰課題組揭示長非編碼RNA調控巨噬細胞活化和...
    然而，M2型巨噬細胞激活的調控機制尚未完全清楚，尤其是長非編碼RNA（lncRNA）在其中的作用還知之甚少。近日，復旦大學生物醫學研究院、附屬兒科醫院周玉峰課題組在Science Advances 雜誌發表題為「LncRNA PTPRE-AS1 modulates M2 macrophage activation and inflammatory diseases by epigenetic promotion of PTPRE」 的文章，揭示了長非編碼RNA調控M2型巨噬細胞活化和炎症性疾病的新機制
  • 生物醫學研究院、附屬兒科醫院周玉峰課題組揭示長非編碼RNA調控巨...
    然而，M2型巨噬細胞激活的調控機制尚未完全清楚，尤其是長非編碼RNA（lncRNA）在其中的作用還知之甚少。近日，復旦大學生物醫學研究院、附屬兒科醫院周玉峰課題組在Science Advances 雜誌發表題為「LncRNA PTPRE-AS1 modulates M2 macrophage activation and inflammatory diseases by epigenetic promotion of PTPRE」 的文章，揭示了長非編碼RNA調控M2型巨噬細胞活化和炎症性疾病的新機制
  • 秀麗線蟲長鏈非編碼RNA研究取得進展
    單革實驗室在2017年發表的Developmental Cell文章基礎上，於Genome Biology發表了題為《Systematic evaluation of C. elegans lincRNAs with CRISPR knockout mutants》的文章，報導通過優化的CRISPR-cas9 系統對秀麗線蟲中155個基因間的長鏈非編碼RNA(lincRNA)進行逐一敲除（秀麗線蟲已知的全部
  • 【盤點】非編碼RNA與人類疾病關聯性亮點研究
    原發性肝細胞癌（以下簡稱肝癌，Hepatocellular carcinoma，HCC）是我國常見惡性腫瘤之一。進一步探索研究新基因的功能與肝癌發生、發展的關係，對揭示肝癌發生、發展的精確分子機制、設計合理的治療藥物及判斷預後， 進一步提高我國肝癌的治療水平具有重要意義。【2】從心臟病到癌症——長非編碼RNA到底發揮了什麼作用？
  • 我校研究團隊在對動物長鏈非編碼RNA研究中取得進展
    我校生命科學學院非編碼RNA功能及功能機理研究團隊近日在國際期刊《基因組生物學》（Genome Biology）發表了題為《Systematic evaluation of C. elegans lincRNAs with CRISPR knockout mutants》的文章，報導了實驗室最新的研究成果。
  • 長鏈非編碼RNA及其介導椎間盤退變機制的研究進展
    關於椎間盤退變的具體機理尚未闡明，而對於非編碼RNA（ncRNA）的研究，特別是長鏈非編碼RNA（LncRNA）在椎間盤退變的發生及進展過程中的調控作用初步展現，其可能參與調控髓核細胞凋亡、細胞外基質降解以及免疫炎症反應等。本文旨在闡述LncRNA的特點及其介導椎間盤退變的多種不同機制。
  • 水生所非編碼RNA分子機制研究取得進展
    非編碼RNA（non-coding RNA, ncRNA）是指不能編碼產生蛋白質的RNA分子，種類眾多。具有調控作用的非編碼RNA包括微小RNA（miRNA）、長鏈非編碼RNA（lncRNA）以及環狀RNA（circRNA）等。越來越多的研究表明，非編碼RNA具有重要且複雜的生物學功能。
  • Nucleic Acids Research:研究揭示長非編碼RNA對節律基因的調控機制
    該項研究揭示了一類節律表達的長非編碼RNA（lncRNA）標記了基因組上可以介導長程染色質相互作用的增強子，並通過這種相互作用調節了節律基因的表達。晝夜節律（circadian rhythm）是一種24小時的周期性生理現象，可以通過在轉錄水平、轉錄後水平等多種層次上調控基因表達，來調節動物的許多生理與行為過程。
  • 我國專家發現環形RNA新分子及其轉錄調控功能機制
    人民網上海9月28電 （記者王有佳）9月27日，國際學術期刊《分子細胞》（Molecular Cell）發表了中科院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲組與計算生物所楊力組的最新合作研究論文，發現來源於基因內含子區域的環形RNA新分子，揭示其成環機制及在基因轉錄調控中的重要功能。
  • 宋旭:長非編碼RNA-蛋白質相互作用對基因表達的調控
    2015年11月1日訊/生物谷BIOON/----2015年10月30日2015（第三屆）非編碼RNA學術研討會氣氛熱烈，來自四川大學生命科學院的宋旭教授為我們帶來了「長非編碼RNA-蛋白質相互作用對基因表達的調控」主題演講。