12月23日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 (生物化学与细胞生物学研究所)陈玲玲研究组合作在Nature Review Molecular Cell Biology 在线发表了题为“Gene regulation by long non-coding RNAs and its biological functions”的综述文章。该文章系统论述了长非编码RNA的生成、亚细胞定位、转录水平和转录后水平的基因调控功能与机制,并且探讨了长非编码RNA在疾病发生发展中的功能和潜在应用。
长非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA) 是一类长度大于200个核苷酸但不具备蛋白质编码能力的分子,在真核生物中具有广泛转录、种类众多、功能多样等特点。该综述从lncRNA的转录、加工剪接、定位机制以及不同亚细胞定位的lncRNA功能、调控机制及潜在应用进行了详尽总结。
虽然大多数的lncRNA由RNA聚合酶II (Pol II) 转录产生,具有多聚腺苷酸的尾巴和m7G帽子结构,但是其加工剪接效率较低,并且呈现出明显的细胞核定位现象。定位在细胞核的lncRNA,可以与DNA、RNA、蛋白质等多种分子相互作用,调控染色体结构和功能;或者顺式或反式调节基因的转录,影响mRNA的剪接、稳定和翻译等。一些lncRNA定位在细胞核内的无膜亚结构内,如核斑 (nuclear speckle)、核旁斑 (paraspeckle)、核内应激小体 (nuclear stress body) 等, 参与调控他们的组装和功能。剪接加工完全的lncRNA通过与mRNA类似的机制转运到细胞质中或其它细胞器内。一旦定位在细胞质,lncRNA多在转录后水平反式调控基因表达,例如调节mRNA翻译和降解等,或参与细胞内信号通路的调控。特殊细胞器定位的lncRNA则可参与细胞器的功能和代谢调控,如线粒体的氧化反应和稳态平衡等。
最后,文章也详述了lncRNA在多种病理条件下,包括在神经分化、神经系统疾病、造血、免疫反应、癌症等相关疾病中的重要调控作用及机制,并对lncRNA作为治疗靶标进行了分析和展望。
西班牙纳瓦拉大学的Maite Huarte教授和陈玲玲研究员为本文的共同通讯作者,Maite Huarte组博士后Luisa Statello和陈玲玲组博士生郭纯洁为本文的共同第一作者。