基于高通量测序的RNA信息解析技术

非编码RNA (noncoding RNA, ncRNA)占据真核生物转录组的绝大部分,在各种生理和病理过程中发挥重要作用。随着高通量测序技术的发展,人们利用RNA信息学技术解析到越来越多的非编码RNA的信息,并逐渐揭示其功能和作用机制。该文主要介绍非编码RNA及其靶标鉴定、RNA功能网络、RNA与蛋白质互作、RNA修饰及RNA二级结构的信息解析技术。     

环状RNA与病毒感染之间相互关系的研究进展

非编码RNA (non-coding RNA,ncRNA)是指一类不具有编码蛋白质功能的RNA,包括转运RNA (transfer RNA,tRNA)、核糖体RNA (ribosomal RNA,rRNA)、微小RNA (micro RNA,miRNA)、长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)以及环状RNA(circular RNA,circRNA)等.近年来circRNA在癌症,肿瘤以及心脑血管疾病等多种疾病中被证实发挥重要作用,此外研究还发现宿主circRNA与病毒来源的cicrRNA均会参与到病毒感染进程,但其中circRNA发挥的功能还有待进一步研究,因此,该文综述了circRNA的发现、分类、主要功能以及宿主circRNA和病毒来源的circRNA与病毒感染之间相互关系的研究进展,将有助于理解circRNA与病毒感染之间的互作机制.     

细菌中非编码小RNA的筛选及鉴定

细菌非编码小RNA(small non-coding RNA,sRNA)是一类长度在50-200个核苷酸,不编码蛋白质的RNA.它们通过碱基配对识别靶标mRNA,在转录后水平调节基因的表达,是细菌代谢、毒力和适应环境压力的重要调节因子.近年来,随着生物信息学和RNA组学技术应用于细菌sRNA的筛选,sRNA已被证实存在于大肠埃希杆菌(Escherichia coli),铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)等细菌中,是细菌基因调控中新的调节因子.本文对细菌中非编码小RNA的筛选和鉴定技术作一个简要论述.     

利用转录组数据鉴定和分析小鼠非编码RNA

基因转录表达是一个复杂、精确并具有时空特异性的过程.目前对转录组的研究主要集中在蛋白编码基因上.近几年,一个新的转录组研究工具—大规模并行c DNA测序技术(RNA-seq)为更深入地研究转录组带来了希望.利用RNA-seq数据,鉴定出大量的非编码RNA,特别是lincRNA,并且发现这些非编码RNA是多个生物学过程中重要的调控因子.利用深度测序获得的15个小鼠组织RNA-seq数据探索非编码RNA在小鼠不同组织中的多样性和动态变化.依据自定的标准,在这15个组织中共鉴定出16249个非编码基因(对应21569个非编码RNA).研究这些非编码RNA的多种特征,可以发现与蛋白编码基因相比,非编码RNA通常比较短,外显子个数少,表达量低,组织特异性强.而且,这些非编码RNA有明显的转录起始和转录延伸信号(H3K4me3,H3K27me3,H3K36me3修饰,RNAPⅡ结合位点以及CAGE)的富集.基因集富集分析结果表明,lincRNA与多个生物学过程相关,如免疫反应、肌肉发育和有性生殖等.本研究提供了更加全面的对小鼠非编码RNA的注释信息,为小鼠非编码RNA的功能和进化研究奠定了基础.     

snoRNA的结构与功能

核仁小分子RNA（snoRNA）是一类广泛分布于真核生物细胞核仁的小分子非编码RNA,具有保守的结构元件,并以此划分为3大类：boxC／DsnoRNA、boxH／ACAsnoRNA和MRPRNA。其中boxC／D和boxH／ACA是已知snoRNA的主要类型,以碱基配对的方式分别指导着核糖体RNA的甲基化和假尿嘧啶化修饰。研究发现,snoRNA除了在核糖体RNA的生物合成中发挥作用之外,还能够指导snRNA、tRNA和mRNA的转录后修饰。此外,还有相当数量的snoRNA功能不明,被称为孤儿sn0RNA（orphansnoRNA）。在哺乳动物的孤儿snoRNA中,印迹snoRNA（imprintedsnoRNA）是最为特殊的一群,由基因组印迹区编码,具有明显的组织表达特异性。原核生物古细菌中类snoRNA的鉴定表明这些非编码RNA家族成员的古老起源;而哺乳动物中大量的snoRNA反转座子的存在更为人们探索snoRNA在基因组中扩增和功能进化提供了新的思路。     

非编码RNA研究进展

非编码RNA是指不具备蛋白质编码能力的RNA,包括转运RNA、核糖体RNA、小核仁RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)以及长非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)等.非编码RNA广泛参与生命活动中重要的生物功能,如生物个体的发育与分化、生殖、细胞凋亡和细胞重编程等,并且与人类疾病密切相关.近年来,随着我国经济的发展和人口老龄化,心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病等疾病已成为威胁中国居民健康的重大慢性非传染性疾病,一些罕见病,例如小胖威利综合征(Prader-Willi syndrome, PWS)也随着人口基数的不断增大逐渐影响我国居民的身体健康.随着对这些慢性疾病及罕见疾病发生发展的相关机制研究,我国科学家发现非编码RNA与这些疾病密切相关.非编码RNA参与调控一系列的心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病、感染免疫性疾病和PWS等疾病过程.本文对我国学者在非编码RNA领域的贡献进行综述,详细阐述了非编码RNA的加工形成和功能研究等主要进展,并对探究这些非编码RNA与PWS、心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病和感染免疫性疾病等发生发展中的重要调控作用,以及我国科学家对该领域的贡献进行了详细的综述和总结.     

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。     

tsRNAs的作用机制及其在相关疾病中的潜在应用*

近年来,转运RNA(transfer RNA,tRNA)衍生的小RNA(tRNA-derived small RNA,tsRNAs)被认为是一种新的、潜在的非编码RNAs(non-coding RNA,ncRNAs)。根据在前体或成熟tRNA上切割位置的不同,tsRNAs主要被分为两种类型,即tRNA halves(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNAs)和tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRFs)。越来越多的证据表明,tsRNAs参与翻译起始抑制、基因沉默和调节核糖体发生等多种细胞代谢过程,并在癌症、神经退行性疾病、代谢性疾病和病毒感染等相关疾病的发生、发展中都起着重要的作用。综述tsRNAs生物学功能和作用机制及其在相关疾病中的潜在应用,总结tsRNAs研究目前存在的问题和未来的研究方向。     

猪肌肉的转录组学研究进展

猪在中国的畜牧业及人类疾病的研究中有着不可或缺的作用,一方面猪提供了人类日常所需的肉类食物,另一方面在人类的器官移植方面的研究甚为广泛.因此,对于猪的各方面的研究都较为广泛,但在肌肉mRNA转录组方面涉及不深.转录组包括编码RNA和非编码RNA,根据测序结果,通过对不同品种的同位基因进行比较,用来分析相互之间的差异,进而分析不同的生物现象以及发病机制.利用这一特性,将国内外猪种的肌肉在生长过程中的编码RNA和非编码RNA进行研究,其潜在的意义是降低中国地方猪的脂肪含量.本综述旨在对转录组学、测序技术和转录组学研究以及猪基因的研究进行归纳,为进一步提高中国本土猪的瘦肉率提供了参考.     

病毒非编码RNA与肿瘤发生发展

超过12%的人类肿瘤与病毒密切相关,如Epstein-Barr virus(EBV)、high-risk human papillomaviruses(HPV)、hepatitis B virus(HBV)、hepatitis C virus(HCV)、Kaposi’s sarcoma herpesvirus(KSHV)等。传统观点认为病毒调控细胞恶性转化及肿瘤发生主要与病毒编码蛋白相关,但随着组学和测序技术发展,人们开始认识到病毒非编码RNA在肿瘤发生发展中的重要性。这些非编码RNA不翻译为蛋白质,仅在RNA水平参与对宿主细胞和病毒自身生命活动的多方面调控。现将针对长非编码RNA、短非编码RNA及microRNA在肿瘤中的调控进行综述。     

长非编码RNA研究进展

长非编码RNA是指一类长度大于200个核苷酸、不编码蛋白质的非编码RNA.越来越多的研究表明,人类基因组中高达90%的非编码蛋白质的区段同样具有重要作用,而不是所谓的"转录噪声".针对长非编码RNA的功能研究表明,其在转录起始的调控、转录及转录后的调控中均发挥着重要作用,因而影响着各种各样的生物学过程.本综述围绕近几年长非编码RNA的研究成果,总结了长非编码RNA的起源与进化、新型的长非编码RNA类型、典型的长非编码RNA作用机制以及长非编码RNA在发育与细胞重编程过程中的研究,同时也概述了长非编码RNA与表观遗传调控和癌症的关系以及长非编码RNA研究的相关技术.系统发现长非编码RNA并阐明其功能机制,将对现代生命科学具有重大的意义.     

miRNA,lncRNA与心血管疾病

近年来,心血管疾病在我国的发病率和致死率呈逐年上升趋势,已成为威胁我国公众健康的重要疾病之一.尽管长期的研究使人们对心血管疾病有了一定的了解,但是其发病机制尚未完全清楚.非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指转录组中不编码蛋白的功能性RNA分子,包括微小RNA(microRNA,miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等.miRNA是一类在进化上高度保守,具有转录后调节活性的单链非编码小分子RNA.而lncRNA是一类转录本长度超过200个核苷酸的功能性非编码RNA分子.研究表明,这些功能性ncRNA不但在细胞增殖、分化和衰老过程中发挥着重要作用,还参与了癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等疾病的病理进程.本文将着重概述miRNA和lncRNA在心血管疾病中的作用及其最新研究进展.     

军事医学科学院近年RNA研究进展

RNA研究一直是生命科学最重要的领域之一.军事医学科学院在RNA研究方面主要集中在RNA病毒的基础研究、RNA相关技术平台的建立和应用、核酶研究及反义核酸等几个方面.在非编码微小RNA（miRNA）和RNA的生物信息学方面也开展了许多工作,取得了较好的成绩.多种功能RNA组学研究中的关键技术平台在军事医学科学院建立并得到广泛应用,培养了一批RNA研究专业技术人才,为进一步深入开展功能RNA研究奠定良好基础.     

RNA修饰的生物学功能

上百种RNA修饰已经被发现,广泛分布于转运RNA(t RNA)、信使RNA(m RNA)、核糖体RNA(r RNA)及其他非编码RNA中。m RNA和t RNA上的一些RNA修饰被发现可逆动态调控且具有重要的生物学功能,如表观转录组修饰N~6-甲基腺嘌呤(m~6A)可以被甲基转移酶"写"、去甲基酶"擦除"及结合蛋白"读"。m~6A通过m~6A结合蛋白调控RNA加工代谢过程,从而传递m~6A对下游生理病理调控效应。该文拟从不同类型RNA出发,综述RNA修饰在m RNA、t RNA及其他RNA的代谢加工过程和相关功能中的调控作用,以及由此所影响的生理病理调控效应。     

长链非编码RNA在白血病发生发展中的调控机制研究进展

长链非编码RNA (Long noncoding RNA,lncRNA) 是一类长度大于200 nt且不具备蛋白编码能力或仅编码微肽的RNA分子。LncRNA参与调控细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程,与多种恶性血液病的发生、复发及转移密切相关。文章结合最新研究报道,对lncRNA在白血病发生过程中异常表达的功能、调控机制和潜在临床应用方面进行综述。概括了lncRNA可以通过表观遗传修饰、核糖体RNA转录、竞争性结合miRNA,以及参与糖代谢途径、活化肿瘤相关信号通路等多种方式调控白血病的发生发展及化疗中产生的多药耐药性。这些机制研究为深入了解白血病的发病机理、发现新的预后标志物和潜在的治疗靶标,为解决临床上治疗白血病所面临的患者耐药性的产生和治疗后复发等难题提供了新的参考依据。     

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。     

动物snmRNA的系统识别与鉴定

小分子非编码RNA(snmRNA)在调控基因的转录和转录后加工、细胞分化和个体发育、遗传和表观遗传等几乎所有的重要生命活动中发挥关键作用。建立和发展snmRNA研究技术,系统地发现和注释基因组中的snmRNA基因并阐明其生物学意义是当前RNA组学的首要任务。围绕snmRNA的系统识别与鉴定等问题,该文对近年来采用实验技术和计算机预测方法发掘snmRNA所取得的主要研究成果进行综述。     

核糖体RNA拓扑学与RNA N－糖苷酶研究进展（上）

核糖体RNA拓扑学的研究对阐明核糖体RNA(rRNA)在蛋白质生物合成中的作用具有重要的意义.RNA N-糖苷酶是一类核糖体失活蛋白.它只水解rRNA特定位置上一个腺苷酸的糖苷键,释放一个腺嘌呤碱基,使核糖体失活.Ricin A链是研究得最早和最详细的RNA N-糖苷酶,迄今已发现有二十五种核糖体失活蛋白具有RNA N-糖苷酶活性.RNA N-糖苷酶作用于28S rRNA的α-sarcin结构域,改变核糖体的构象而使其失活.