非编码RNA作为ceRNA在人癌症中的功能及机制

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA),即无编码蛋白质潜力的RNA,包括短非编码RNA,例如微RNA(microRNA, miRNA),长非编码RNA(long coding RNA, lncRNA)和环状RNA(circular RNA, circRNA)等,已被证明可以在RNA水平上调节细胞中多种生理及病理过程。miRNA是约18～22个核苷酸大小的内源性非编码RNA分子,可以通过MRE与靶基因的3′非翻译区(untranslated region,UTR)中的互补序列结合,抑制蛋白质编码基因的表达,并导致mRNA转录物的更新、转换或降解。2011年,Salmena等提出,非编码RNA与具有编码蛋白质能力的RNA(mRNA)之间存在一种被称为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)的相互作用机制假说,即含有miRNA反应元件(MRE)的ncRNA通过与miRNA结合,解除miRNA对靶基因的抑制作用。这一假说对基因表达调控的传统认知进行了补充,在RNA水平上将多种ncRNA的作用补充到经典的miRNA调控mRNA翻译的过程,将其延伸为ceRNA-miRNA-mRNA的网络调控模式。近年来研究发现,ceRNA机制广泛存在于胃癌、结肠癌和膀胱癌等各类癌症中,并且在肿瘤的基因调控及肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移、凋亡、细胞周期等生物过程中发挥作用。本文将介绍ceRNA及其网络的机制与分子基础,并且结合两类非编码RNA——lncRNA及circRNA作为ceRNA分别在人类不同癌症类型中的近期研究进展作一综述,讨论该机制在肿瘤中的角色及作用,以期拓宽对肿瘤发生发展机制的视野,为癌症治疗提供新思路。     

长链非编码RNA研究进展

基因组计划研究表明, 在组成人类基因组的30亿个碱基对中, 仅有1.5%的核酸序列用于蛋白质编码, 其余98.5%的基因组为非蛋白质编码序列。这些序列曾被认为是在进化过程中累积的“垃圾序列”而未予以关注, 但在随后启动的ENCODE研究计划中却发现, 75%的基因组序列能够被转录成RNA, 其中近74%的转录产物为非编码RNA(Non-coding RNA, ncRNA)。在非编码RNA中, 绝大多数转录本的长度大于200个碱基, 这些“长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)”能够在转录及转录后水平上调节蛋白编码基因的表达, 从而广泛地参与包括细胞分化、个体发育在内的重要生命过程, 其异常表达还与多种人类重大疾病的发生密切相关。文章综述了长链非编码RNA的发现、分类、表达、作用机制以及其在个体发育和人类疾病中的作用。     

长非编码RNA

人类基因组序列的约5%～10%被稳定转录,蛋白质编码基因仅约占1%,其余4%～9%的序列虽能转录,但转录物功能尚不明确。尽管如此,已确证在非蛋白质编码转录物中,含有具备调节功能的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)。与具有调节功能的短链非编码RNA[如微RNA(microRNA)、小干扰RNA(siRNA),、Piwi-RNA]相比,长非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在数量上占大多数。lncRNA通过多种方式产生,以多种途径调节靶基因表达,参与调控生物体生长、发育、衰老、死亡等过程;lncRNA功能异常往往导致疾病发生。本文综述了lncRNA的起源、分类、作用分子机制及lncRNA异常与疾病的相关性等内容,旨在充分了解这一重要新型调控分子。     

致癌因子:长非编码RNA RoR

重编程调节因子RoR(regulator of reprogramming)是一类最近被鉴别出来的长非编码RNA。研究表明,长非编码RNA RoR不仅在多能干细胞的重编程过程中起着重要作用,而且对癌症等重大疾病的发生、发展产生重要影响。现围绕长非编码RNA RoR近几年的研究成果,总结了它在肝癌、乳腺癌、结肠癌、胰腺癌以及鼻咽癌等癌细胞生长、增殖、侵袭、转移和治疗抗性等方面的作用,同时,概述了长非编码RNA RoR对抑癌基因p53的负向调控作用。这些表明长非编码RNA RoR是一个致癌因子,它有可能成为癌症治疗的靶点。     

非编码RNA药物的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指从DNA转录而来,不翻译成蛋白质的RNA分子。以前人们认为非编码RNA仅仅是基因表达的副产物,随着研究的深入,人们发现非编码RNA参与到生命活动的各个方面,尤其是多种疾病的发生过程。多种非编码RNA被设计成药物,不少已经通过临床试验用于疾病治疗。核酸药物递送系统的发展为非编码RNA递送提供了解决方案,大大加快了非编码RNA药物的研究进展。现对近年来非编码RNA药物及药物递送系统进行综述,希望能够激发更多非编码RNA药物研究的热情和动力。     

高等植物中的较长非编码RNA:从序列、功能到分子机理

随着非编码RNA预测方法的推陈出新及高通量测序技术的发展,先前由于研究技术所限未能被鉴定注释的较长非编码RNA逐渐成为研究热点。目前人们在拟南芥、水稻、玉米、苜蓿等高等模式植物中发现大量中等长度及长链非编码RNA,其中一些非编码RNA在植物生长发育及环境信号响应等关键生物学过程中发挥着重要的调控功能。将着重介绍长度大于50个核苷酸的非编码RNA在多种高等植物中的序列、分子特征与功能鉴定的方法与最新进展。同时,对长链非编码RNA在高等植物中最新报道的作用模式与分子机理进行归纳总结,并展开讨论。     

不同亚细胞结构中的长非编码RNA

长非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是长度大于200 nt的非编码RNA,最初被认为是不具有生物学功能的转录"垃圾".随着研究的深入,发现lncRNA参与了许多生物学调控过程,例如染色体沉默、染色质修饰、转录激活与干扰等.这些生物学调控过程与lncRNA的结构及时空特异性表达密切相关...     

ADARs对病毒感染的影响及其作用机制

双链RNA依赖的腺苷酸脱氨酶(adenosine deaminase acting on RNA,ADAR)是一组催化双链RNA腺苷(A)脱氨基产生次黄嘌呤(I)的RNA编辑酶。ADARs具有多种功能,如编辑蛋白质编码区可引起蛋白质功能改变;编辑非编码区可以控制m RNA水平和翻译效率;编辑mi RNA前体使其成熟过程被抑制,编辑mi RNA靶位点导致下游靶基因沉默;还可以控制组织发育和造血,保证器官正常发育等。近年来研究表明,ADARs在病毒的感染与复制过程中也发挥重要作用,如ADARs可促进VSV、HDV等病毒的复制,而对MV、HCV等病毒显示出抗病毒作用。现主要就ADARs在病毒感染与复制过程中的作用及其分子机制做一综述。     

非编码RNA功能与功能机理研究

真核生物基因组具有广泛转录的特性,其中绝大部分转录产物为不编码蛋白质的非编码RNA.这些非编码RNA又可分为长链非编码RNA和小非编码RNA,并且两者都行使重要的调控功能.同时,非编码RNA也被用作生物技术及应用于生物医学.本文就非编码RNA在动物细胞基因表达等重要生命事件中的功能及功能机理进行综述,并简要介绍非编码RNA相关的生物技术、生物医学应用.     

nc2Cancer:一个研究与癌症相关人类非编码RNA的数据库

伴随着高通量测序技术的飞速发展,许多新型的非编码RNA陆续被发现,比如长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(Circular RNA)。先前的研究已经表明这些非编码RNA在基因表达调控过程中起着很重要的作用,并且与癌症的发生有着很密切的联系。但是,由于研究者们仍然对它们行使何种功能知之甚少,鉴定这些非编码RNA是否与人类癌症存在密切的相互关系仍然是一个巨大的挑战。为了促进这一领域的研究,这篇文章的作者分析了大规模的RNA相互作用数据,然后建立了数据库nc2Cancer(http://www.bioinfo.tsinghua.edu.cn/nc2Cancer/index.php)。这个数据库的目标便是提供非编码RNA与癌症之间的全面关系。现在,该nc2Cancer数据库包括了三种类型的非编码RNA分子:长链非编码RNA,环状RNA以及由假基因转录而成的RNA。这项研究将有助于研究者更好地去理解非编码RNA的功能以及它们在人类癌症发生过程中所起到的作用。     

ATM-E2F1信号通路调控ANRIL(CDKN2B-AS)

<正>长非编码RNA是一种新的调节RNA,包括长200至1000000个碱基对的由DNA转录而来但无蛋白编码能力的RNA。最近,高通量转录组分析发现了人类基因组中大量的lncRNA。人类基因组中只有1.5%的蛋白编码蛋白,而大部分非编码调节原件都转录为非编码RNA。其中,lncRNA在发育、分化、代谢等生理过程中基因表达的各个水平都起调控作用。已有的报道发现,lncRNA可作为信号、脚手架以及基因转录和翻译中各种修饰过程的抑制剂或激活剂,并通过这些途径调控基因表达。近年来,lncRNA被视为基因转录调控中至关重要的一环。然而lncRNA在各种生理过程中的功能仍需进一步研究。     

非编码RNA与代谢的研究进展

非编码RNA是指不编码蛋白质的调节性RNA分子.近年来的研究发现,非编码RNA,尤其是微小RNA和长非编码RNA,可以在基因转录、RNA成熟和蛋白质翻译等水平调控基因表达,参与发育、分化和新陈代谢等几乎所有重要的生理生命过程,在人类疾病中发挥重要作用.肿瘤和糖尿病等代谢性疾病是人类健康和社会发展的重大威胁.代谢紊乱是肿瘤的主要特征之一.胰岛素抵抗是糖尿病发生发展的主要因素,它与胰岛素产生和分泌以及胰岛素信号通路密切相关.本文将从非编码RNA的产生和作用机制、非编码RNA与胰岛素信号通路及糖尿病、非编码RNA与肿瘤代谢等方面,对非编码RNA在代谢领域的研究进展进行综述.     

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.     

长链非编码RAN的研究进展

人类基因组计划完成证实,人类共有3-3.5万个编码基因,这些基因所涵盖的编码信息仅占人类30亿个碱基对中携带遗传信息的1.5%,其余超过98%的遗传信息并不直接编码蛋白质。近些年来由于测序技术的飞速发展,人们发现这部分遗传信息与调控、剪切、转录等生物过程密切相关,其中长链非编码RNA具有表观遗传学调控、转录调控、疾病调控、细胞分化和个体发育等重要的生命过程的调控等过程,因此如何寻找RAN的功能单元和预测新的长链非编码RNA成为很重要的问题。就非编码RNA的起源与进化进行阐述,综述了长链非编码RNA在癌症上的功能,综合了长链非编码RNA一些常见的数据库及使用最新的生物信息学手段和相关技术预测长链非编码RNA,并进行进一步的功能研究。     

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.     

长非编码RNA与造血谱系分化

全基因组测序分析显示,人类基因组中蛋白质编码基因所占比例不足2%,但高达80%的基因位点可以转录出RNA。在这些非编码RNA(non-coding RNA,nc RNA)中,长度超过200个核苷酸的RNA分子被称为长非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)。在血液系统中,基于造血不同分化阶段的转录组测序和分析发现,几乎在造血分化各个阶段都有lnc RNA参与。lnc RNA在维持造血干细胞未分化状态、诱导红细胞脱核成熟、粒细胞定向分化以及淋巴细胞迁移等谱系分化过程中均发挥了不可或缺的作用。lnc RNA作为调控因子在转录、转录后以及翻译等多个水平参与造血谱系分化调控。该文综述了近年来lnc RNA在造血分化领域的研究现状,为后续进一步揭示lnc RNA介导的造血调控网络奠定基础。     

竞争性内源RNA在转录后水平调控基因表达

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)假说提出了一种RNA在转录后水平调控基因表达的机制,即信使RNA(message RNA,m RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、假基因(pseudogene)转录物及环状RNA(circular RNA,circ RNA)通过竞争结合相同的微小RNA(micro RNA,mi RNA)来影响靶基因RNA的稳定性或翻译活性,实现转录后水平的基因表达调节。这一全新的基因表达调控机制目前已在肌肉的分化、胚胎干细胞的分化、中脑的发育及癌症的转移等多个研究领域被发现,并且被证实参与多个生物学过程的调控。ce RNA这种以mi RNA为媒介实现RNA与RNA相互调控的机制,使得编码基因和非编码基因在全转录组范围内形成了一个庞大而精细的调控网络,增加了基因调控网络的复杂性。文章就ce RNA的分子类型、ce RNA机制所涉及的生物学功能、影响ce RNA机制的重要因素及ce RNA调控网络预测这几个方面进行综述。     

黄瓜花叶病毒香蕉株系(CMV-Xb)RNA3 cDNA的克隆和序列分析

通过RT-PCR方法,设计两对引物,克隆了黄瓜花叶病毒香蕉株系(CMV-Xb)RNA3,并进行了核苷酸和蛋白质水平上的分析.结果表明Xb株系RNA3全长2205nt,具有两个蛋白编码阅读框架(ORF),其中5'端(97～936nt)编码一个279aa的3a蛋白;3'端(1225～1871nt)编码一个218aa的CP蛋白.5'非编码区域为96nt;基因间隔区(IR)长288nt;3'NR含有324nt.通过与亚组Ⅱ其它株系RNA3核苷酸和所编码产物推导的氨基酸序列分析发现,亚组Ⅱ株系无论在编码区还是非编码区的核苷酸同源性都相对较高;亚组Ⅱ株系在进化过程中具有连续性.     

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.