近日，國際學術期刊PLoS ONE在線發表了中科院上海生科院營養科學研究所翟琦巍研究組的最新研究進展：「Profiling and Identification of Small rDNA-Derived RNAs and Their Potential Biological Functions」，提出了小核糖體RNA (Small rDNA-Derived RNA，srRNA)這一新概念，並初步發現srRNA和糖尿病存在相關性並具有生物學功能。
近年來小RNA的研究發展迅猛，各種類型的小RNA相繼被發現和鑑定，例如miRNA、piRNA、siRNA、snoRNA、qiRNA、sgRNA、sbRNA、vtRNA、scnRNA和diRNA等。在小RNA高通量測序數據中，經常會發現存在相當數量的和核糖體DNA (ribosomal DNA, rDNA)完全匹配的小RNA。但在常規的數據分析過程中，這些小RNA會被當作是降解的核糖體RNA (ribosomal RNA, rRNA)而直接捨棄。但有趣的是，qiRNA和sgRNA中相當一部分小RNA的序列和rDNA完全匹配。
翟琦巍研究員帶領的研究團隊分析發現，小鼠miR-696、miR-712、miR-714、miR-715等已經鑑定的10種miRNA其序列和rDNA完全匹配，並且小鼠piR-16、piR-38、piR-165、piR-170、piR-171等已經鑑定的60種piRNA其序列也和rDNA完全匹配。這些都提示和rDNA完全匹配的微小RNA很可能是一類具有生物學功能的非編碼小RNA。該研究團隊博士後衛海濱、博士研究生周犇等在對小RNA高通量測序數據分析時發現，測序數據中存在相當數量和已有的人、小鼠等哺乳動物基因組不能匹配的小RNA。深入研究發現，由於目前的人、小鼠等哺乳動物基因組數據中不包含rDNA重複單元，這些小RNA中相當一部分可以和rDNA完全匹配。在此基礎上分析了若干個小RNA高通量測序數據，比較系統地分析了人、小鼠等物種的srRNA，發現srRNA主要分布在rDNA的編碼區並和正義鏈相匹配。利用擬南芥、果蠅和人的Agronaute (AGO)蛋白免疫共沉澱的小RNA高通量測序數據分析發現，srRNA可以和AGO蛋白特異性結合。進一步的小鼠糖尿病模型研究發現，srRNA的表達譜和糖尿病存在相關性。並且利用細胞模型的初步研究發現，srRNA具有生物學功能。
srRNA這一新概念的提出較易引起爭議，主要是在於srRNA很容易被認為是rRNA隨機降解的產物，但該研究團隊認為srRNA的存在並具有生物學功能有其合理性。首先，tRNA來源的小tRNA (tRNA-derived small RNA, tsRNA)這一概念目前已逐漸被接受，具有生物學功能的tsRNA可以看作是tRNA的降解產物，因此與之類似的rRNA降解產物具有生物學功能也有其合理性。當然，srRNA是否主要來源於rRNA的降解還需要進一步研究。另外，srRNA的序列和豐度分布是具有特異性的，其在rDNA上的豐度分布並不是隨機的，而是存在特徵峰的，這提示srRNA至少並不完全是隨機降解的產物。其次，srRNA可以特異性地和AGO蛋白結合，提示其可能和miRNA等一樣具有生物學功能。初步的生物學功能研究也確認了srRNA具有生物學功能。再次，目前已知的很多小RNA是與rDNA完全匹配的，也就是說這些已知的小RNA就是srRNA。
srRNA這一新概念的提出，一方面會加深對於小RNA的理解，另一方面會引起研究人員對於srRNA在不同生理病理過程中的作用和機制的重視，為糖尿病等疾病的診斷和治療提供新的思路。
該研究獲得了國家基金委、科技部、中科院和上海市科委等項目的資助。（生物谷Bioon.com）
Profiling and Identification of Small rDNA-Derived RNAs and Their Potential Biological Functions
Haibin Wei equal contributor,Ben Zhou equal contributor,Fang Zhang,Yanyang Tu,Yanan Hu,Baoguo Zhang,Qiwei Zhai
Small non-coding RNAs constitute a large family of regulatory molecules with diverse functions. Notably, some small non-coding RNAs matched to rDNA have been identified as qiRNAs and small guide RNAs involved in various biological processes. However, a large number of small rDNA-derived RNAs (srRNAs) are usually neglected and yet to be investigated. We systematically investigated srRNAs using small RNA datasets generated by high-throughput sequencing, and found srRNAs are mainly mapped to rRNA coding regions in sense direction. The datasets from immunoprecipitation and high-throughput sequencing demonstrate that srRNAs are co-immunoprecipitated with Argonaute (AGO) proteins. Furthermore, the srRNA expression profile in mouse liver is affected by diabetes. Overexpression or inhibition of srRNAs in cultured cells shows that srRNAs are involved in various signaling pathways. This study presents a global view of srRNAs in total small RNA and AGO protein complex from different species, and demonstrates that srRNAs are correlated with diabetes, and involved in some biological processes. These findings provide new insights into srRNAs and their functions in various physiological and pathological processes.