计算RNA组学:非编码RNA结构识别与功能预测

真核生物基因组中包含大量非编码RNA基因,计算RNA组学采用信息科学等多学科方法解析ncRNA的结构与功能.本文就ncRNA数据存储与管理、ncRNA基因识别与鉴定、ncRNA靶标识别与功能预测等问题,对目前计算RNA组学的主要研究方法和内容进行了评述.     

非编码RNA与动物发育

非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）是指不翻译产生蛋白质的RNA.近年来,对ncRNA在基因表达调控中的功能进行了广泛的研究,ncRNA在发育、代谢和疾病等生命活动中都起着重要的作用.本文总结了ncRNA在胚胎发育、干细胞维持和器官发生等动物发育过程中的作用.     

哺乳动物中作用于非编码RNA的RNA编辑研究进展

RNA编辑是RNA转录过程中序列变化而引起的一种基因动态调控机制。腺苷脱氨酶（adenosine deaminases acting on RNA, ADAR）参与RNA编辑,将双链RNA中腺苷残基（A）转化为肌苷（I）,接着被转录和拼接成鸟苷（G）。由ADAR催化,作用于RNA的A-I型RNA编辑是人类最常见的转录后修饰。近年来,这种修饰不仅存在于编码RNA中,在非编码RNA（noncoding RNA, ncRNA）中也逐渐被发现,如microRNA（miRNA）、小分子干扰RNA（siRNA）、转运RNA（tRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）。这种修饰可能通过对microRNA和mRNA之间结合位点创造或破坏,进而影响ncRNA的生物起源、稳定性和靶向识别功能。目前,对这种生物现象的机制及ADAR底物,尤其是在ncRNA中的特性仍然没有得到充分的认识。主要对哺乳动物中ncRNA上的RNA编辑进行总结,并列举一些阐明其生物学功能的计算方法。     

长链非编码RNA生物学功能及其意义研究进展

人类基因组DNA核苷酸序列中约93%能被转录为RNA,其中仅2%的转录产物被翻译为蛋白质,余下98%属于非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）。ncRNA中长度超过200 nt的称为长链非编码RNA（long non-coding RNA,LncRNA）,长期以来LncRNA被认为是转录过程中的副产物而不具有生物学功能。近年随着微小RNA（microRNA,miRNA）的研究进展,揭示了ncRNA在人类基因转录后调节、细胞生长、分化、增殖中起着相当重要的作用。同时也提示,相比miRNA,在细胞内转录比例更高的LncRNA具有极其复杂而重要的生物学功能,并与人类疾病密切相关。结合LncRNA的表观遗传学功能及其病理生理意义作一简述。     

非编码小RNA的多样性

RNA是一类广泛存在的极其重要的生物大分子,它不仅种类繁多,而且不同种类的RNA在结构方面有着显著的差异。RNA种类和结构的多样性决定了RNA具有很多重要的生物学功能。随着对非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)研究的不断深入,ncRNAs同样呈现出前所未有的复杂性和多样性。主要介绍了tRNA、snRNA、scRNA、rRNA、siRNA、miRNA、pi RNA和nat-si RNA等两大类持家ncRNA和调控ncRNA的结构和功能,为便于了解生物体内小的非编码RNA的多样性,进一步挖掘和利用ncRNAs提供一定的参考,促使人们对RNA的认识和地位作出新的思考。     

综述: 新型长链非编码RNA(lncRNA)的生物信息学研究进展

非编码RNA (noncoding RNA,ncRNA)是指不被翻译成蛋白质的一类RNA,近几年来关于它们的功能研究越来越引起人们的重视．现在已经发现了一些中小型ncRNA,比如microRNA、snoRNA、tRNA等,但是关于长ncRNA(lncRNA)的研究还不够完善．本篇综述回顾了 ncRNA特别是 lncRNA的生物信息学研究进展,包括它们的研究历程、基本特点、与疾病的关系,以及对已有的预测非编码RNA的计算机方法进行了分析和比较,并且介绍了利用机器学习模型整合新一代高通量测序数据的方法．     

植物中的非编码RNA及其作用机制

非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA)是近年来发现的一类能够转录但不能编码蛋白质、具有特定功能的RNA分子。ncRNA参与了生命过程中的许多重要环节。该文主要介绍植物中的非编码RNA的类型、研究方法以及功能。     

非编码RNA与妊娠期糖尿病关系的研究进展

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus, GDM)是一种常见的妊娠并发症,指在妊娠期间首次发生或诊断的自发性糖耐量异常。近年来研究发现,大量非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)与GDM发生、发展相关,其中包括微小RNA(microRNA, miRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)和环状RNA(circular RNA, circRNA)等。该综述将重点讨论miRNA、lncRNA、circRNA及其在GDM的发生、发展中的生物学作用,帮助我们更好地了解ncRNA在GDM中发挥其功能和相互作用的分子机制,为今后的研究提供信息。     

非编码RNA作为疾病诊断标志物

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是不具备编码蛋白质功能的基因组转录产物。研究逐步发现,ncRNA的表达失调与人类疾病的发生密切相关。由于ncRNA表达失调具有组织特异性,同时,在人类组织和体液中可被便捷、稳定地检测,许多研究开始关注ncRNA作为临床疾病诊断标志物的应用潜能。现主要围绕微小分子RNA(miRNA)和长非编码RNA(lncRNA)在恶性肿瘤、自身免疫性疾病及神经系统疾病诊断中的作用进行综述;同时,也从ncRNA失调与疾病发生的相互关系的角度展示了ncRNA相较其他生物分子作为疾病诊断标志物的优势。     

非编码RNA参与调控哮喘T细胞功能的研究进展

支气管哮喘(简称哮喘)是一种以气道炎性反应、高反应性及气道重塑为特征的慢性炎症性疾病,T细胞在其中发挥着至关重要的作用。非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA)是转录组中不编码蛋白质的RNA分子,主要包括微小RNA (microRNA,miRNA)、长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)、环状RNA (circular RNA, circRNA)等,广泛存在于真核生物基因组中,参与调控多种生物学过程。已有研究表明,ncRNA在哮喘T细胞的活化及转换等过程中起着重要作用,其具体作用机制及临床应用值得深入探讨。本文综合分析了近年来miRNA、lncRNA和circRNA在哮喘T细胞功能调控中的研究进展,为更好地理解哮喘发病机制和提高诊断水平提供新思路,同时也为利用ncRNA的调节潜能开发治疗策略提供理论依据。     

植物非编码RNA的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是一类广泛存在于多种生物体中,缺乏明确的开放阅读框,不编码蛋白质的RNA分子.目前已从部分植物中分离到一些ncRNA,它们直接以RNA分子的形式在植物体内发挥重要的调节功能,影响细胞分化和个体发育、基因转录调控、mRNA稳定性、RNA加工与修饰、信号传导、以及环境适应调节等.植物ncRNA的研究为深入了解植物的生长发育及系统进化提供了重要信息.     

非编码RNA调控肿瘤干细胞的研究进展

肿瘤干细胞(cancer stem cells,CSCs)是肿瘤内一群特殊的细胞群体,具有自我更新和分化的能力,与肿瘤的发生、发展、复发、转移以及治疗抵抗相关。非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)是一组不具备编码功能的RNA,在肿瘤发生、发展和预后调控中发挥重要作用。近年来,针对ncRNA如何调控CSCs生物学行为进行了大量的研究,取得了重要进展。现从DNA、RNA和蛋白质三个水平,综述目前ncRNA调控CSCs的分子机制,展望这一领域的后续研究,以期推动肿瘤发生和治疗相关机制的研究。     

长链内含子非编码RNA在基因表达过程中的调控作用

在绝大多数人类基因中都存有非蛋白编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）.长链内含子ncRNA（long intronic non-coding RNA,lincRNA）是众多ncRNA中的一员,而内含子区域则是具有调节性的ncRNA的关键源.长链内含子ncRNA可通过作为短链RNA的前体、或是与启动子元件的交互作用、组蛋白甲基化修饰、蛋白编码RNA选择性剪接以及蛋白质编码RNA的稳定性,从而对基因表达进行调控.至此我们可以逐步揭示出基于长链内含子ncRNA的调控系统模式.     

蜜蜂非编码RNA研究进展

非编码RNA(Non-coding RNA,ncRNA)是指不编码蛋白质的功能性RNA的统称,主要包括微小RNA(MicroRNA,miRNA)、长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)和环状RNA(Circular RNA,circRNA)等,它们在各种生命活动中发挥着重要的调控作用.蜜蜂不仅是重要经济授粉昆虫,还是人类研究动物复杂社会行为的最佳模式生物.近年来,蜜蜂ncRNA亦是该领域研究热点,成果不断涌现,本文在介绍ncRNA的特征、分类及其主要作用机制的基础上,主要针对ncRNA在蜜蜂劳动分工、级型分化、繁殖性能和免疫防御等方面调控作用的最新研究进展进行综述,以期为深入探究ncRNA提供借鉴和参考.     

非编码RNA(ncRNA)在前列腺癌发生发展中的作用机制

人类基因组计划的研究结果显示,仅有2.5万~3万个蛋白质编码基因,占总基因组序列不到3%,其余基因组序列转录产生的RNA都是非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA).ncRNA与恶性肿瘤发生发展关系密切.近年来,关于ncRNA中的长链非编码RNA(lncRNA)以及环状RNA(circRNA)的研究进展迅速.本文就lncRNA以及circRNA在前列腺癌中作用机制的研究进展作一综述.     

非编码RNA与肺纤维化的相关研究进展

肺纤维化(pulmonary fibrosis, PF)是一种慢性进行性的肺间质损伤性疾病,其发病机制复杂,确诊后中位生存期短,目前缺乏确切有效的治疗方法。因此,明确PF的发病机制对于寻找有效的治疗靶点十分重要。非编码RNA (noncoding RNA, ncRNA)是从基因组中转录而来,不编码蛋白质的RNA。近几年来,研究者们发现,ncRNA在机体多种生物学过程中发挥了重要调控作用,并对其日益重视。已有许多研究表明,ncRNA在PF的发生发展中具有重要作用。现就近年来关于ncRNA在PF中的研究进展以及未来通过干预相关ncRNA来治疗PF的前景及挑战作一综述。     

非编码蛋白RNA的遗传调控

大规模cDNA文库的测序和Tiling基因芯片研究结果表明, 人类基因组中大约50%的DNA可以转录为RNA, 其中只有2%能够翻译蛋白质(即mRNA), 其余98%为非编码蛋白RNAs(ncRNAs). 最近研究初步显示, 这些ncRNAs可以通过多种遗传机理调控DNA的结构、RNA的表达及蛋白质的翻译和功能, 进而在细胞、组织或个体水平上影响生物体的正常生长发育. 迄今, 人们仍对这占转录RNA 95%以上的ncRNA的功能了解甚少, 但弄清这些ncRNAs在遗传信息传递过程中的作用机理和个体发育过程中的生物功能, 是揭示生命奥妙不可缺少的环节. 为促进当今生命科学中这个最活跃研究领域的进展, 特综述ncRNA的历史和现状、作用机理及功能、发现和鉴定方法, 以及功能研究手段和应用理论、方法与实例.     

CircRNA肿瘤相关生物学功能的研究进展

环状RNA(circRNA)是一类具有环状结构的非编码RNA(noncoding RNAs, ncRNA),广泛存在于多种生物细胞中,具有结构稳定、序列保守及细胞或组织特异性表达等特征。已被证实circRNA在许多癌症中存在表达异常,参与了恶性肿瘤的发生发展。CircRNA在细胞中的分布与其功能发挥密切相关。研究表明,胞核分布的circRNA可以参与调节mRNA转录和表观遗传调控,胞质分布的circRNA具有充当"miRNA海绵"、与RNA结合蛋白结合、影响蛋白质翻译、编码蛋白质等功能。本文对circ RNA在肿瘤中发挥的相关生物学功能进行综述,以期为后续研究提供一定的理论依据。     

LncRNA的结构、功能及其与疾病的关系

70%的人类基因组能够被转录,而其中仅有1%～2%的转录本能够编码蛋白,余下98%均为非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）.在ncRNA中,长度大于200核苷酸称为长链非编码RNA（long non-coding RNA,LncRNA）,占全部ncRNA的80%～90%．LncRNA除了数量庞大以外,还具有表达量较低、物种间保守性较差及细胞表达特异性等特点,使LncRNA结构及作用机制等研究充满挑战．目前关于LncRNA的研究主要集中于功能方面．LncRNA能够广泛参与生物体的各种生理及病理过程,如表观遗传学调控、癌症、神经系统功能等．LncRNA作用机制众多,能够以分子诱饵、分子向导、分子支架及信号通路的调节剂等多种角色参与调节机体各种生物学过程．解析LncRNA的分子结构、深入研究其在生物体生理及病理过程中所发挥的作用,并揭示其作用机制,不仅能够加深对生物体生理及病理过程的认识,同时也能给某些疾病的诊断、防治提供新的思路及解决途径．本文综述了近年来有关LncRNA结构、功能及作用机制相关研究进展,以期为后续LncRNA相关研究提供参考.     

长链非编码RNA的生物学功能和研究方法

长链非编码RNA(long-noncoding RNA,lncRNA)是一类长度大于200nt的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),不具有编码蛋白质的功能,直接以RNA的形式发挥作用,以诱饵分子、信号分子、引导分子和支架分子的方式在转录水平和转录后水平调节蛋白质编码基因的表达,参与细胞分化和个体发育等生命过程。lncRNA存在普遍的转录现象,但与蛋白质编码基因相比表达水平较低。基因组测序结果显示生物体内仅有少量的编码基因,绝大部分基因以非编码的形式存在于动物和植物体内起调控作用。近年来以miRNA和siRNA为代表的ncRNA的研究已经取得了丰硕的成果,而lncRNA的研究才刚刚开始,但是已经有研究表明lncRNA有广泛的生物学功能,如染色体修饰、X染色体沉默、干扰或激活转录和核内运输等。以转录组测序、微阵列和荧光原位杂交为代表的研究方法也在发展完善。