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。     

动物长链非编码RNA研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类广泛存在于动植物体内、长度大于200nt、基本不编码蛋白质的转录本。研究表明,lncRNA能够协助蛋白质复合体转运、参与基因和染色体的激活与失活调控等,在胚胎发育、肌肉生长、脂肪沉积以及免疫应答等过程中发挥重要作用。近年来,在人类基因组计划和ENCODE(The Encyclopedia of DNA Elements)计划推动下,在动物中不仅鉴定出数量众多的lncRNA,而且在lncRNA调控脂肪代谢、肌肉发育以及免疫抗病等重要生物学过程的机理研究方面也取得了突破性的进展。这些研究结果颠覆了lncRNA不编码蛋白的传统观念,提出了lncRNA编码功能性小肽调控生物学过程的新模型。本文主要介绍了动物lncRNA的特征与类型、常用数据库、生物学功能、分子调控模型以及未来lncRNA的研究方向,以期为动物lncRNA功能研究提供参考信息。     

长链非编码RNA顺式调节作用机制的研究进展

长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)种类众多,生物学功能复杂,与不同的分子相互作用,实现其特有的基因调控功能。可参与细胞核染色质结构的调控、m RNA的转录及转录后的加工运输、蛋白质的翻译等过程。此外,lncRNAs在邻近基因或靶基因的顺式调节机制中也发挥了重要作用,本综述主要对近年来lncRNAs通过顺式调节作用影响基因表达的机制进行综述。     

植物长链非编码RNA研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)长度大于200个核苷酸,大量存在于生物体中并具有多种生物学功能。目前,植物中发现的lncRNA大多由RNA聚合酶Ⅱ转录,并通过目标模仿、转录干扰、组蛋白甲基化和DNA甲基化等多种机制介导基因的表达,在植物开花、雄性不育、营养代谢、生物和非生物胁迫等生物过程中起着调节因子的作用。文章综述了近年来发现的植物lncRNA数据库、预测方法、表达及可能的生物学功能。     

非编码RNA与基因表达调控

近年来,随着对基因组的深入研究,发现真核生物中存在许多形态和功能各异的非编码RNA分子,这类RNA分子并不表达蛋白质,但它们在基因转录水平、转录后水平及翻译水平起了重要的调控作用。具有调控作用的RNA分子种类非常丰富,如长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、miRNA、PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)、内源性小干扰RNA(endogenous small interfering RNA,endo-siRNA)、竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)等,它们使基因表达过程更为丰富、严谨和有序。本文综述几类典型的非编码RNA对基因表达的调节作用,以助于理解细胞中RNA分子调节网络的功能和机制。     

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与蛋白质的相互作用

长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸但缺乏蛋白质编码潜力的调控型RNA。lncRNA在真核生物基因组中广泛转录,并且能够在多种层次以灵活的方式对基因表达进行调控。lncRNA能够与染色质修饰复合物及转录因子等蛋白质相互作用,这种相互作用提高了基因表达调控的灵活性和复杂性。本文将介绍部分具有代表性的lncRNA-蛋白质相互作用及其在基因表达调控中的作用。     

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。     

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.     

长链非编码RNA与肿瘤的关系及其临床价值

长链非编码RNA（long non-coding RNA,IncDNA）是指长度超过200个核苷酸、具有调控基因表达作用的非编码RNA。近年来研究表明,长链非编码RNA在肿瘤的发生、发展过程中发挥着促癌或抑癌作用,它们参与了细胞凋亡调控、肿瘤浸润与转移等过程;另外,它们还通过表观遗传调控的方式影响肿瘤细胞的生长。它们有希望成为新型肿瘤标志物和肿瘤治疗的靶点,在肿瘤诊断和治疗方面显示出良好的临床应用前号。     

When one is better than two: RNA with dual functions

The central dogma of biology, until not long ago, held that genetic information stored on DNA molecules was translated into the final protein products through RNA as intermediate molecules. Then, an additional level of complexity in the regulation of genome expression was added, implicating new classes of RNA molecules called non-coding RNA (ncRNA). These ncRNA are also often referred to as functional RNA in that, although they do not contain the capacity to encode proteins, do have a function as RNA molecules. They have been thus far considered as truly non-coding RNA since no ORF long enough to be considered, nor protein, have been associated with them. However, the recent identification and characterization of bifunctional RNA, i.e. RNA for which both coding capacity and activity as functional RNA have been reported, suggests that a definite categorization of some RNA molecules is far from being straightforward.Indeed, several RNA primarily classified as non-protein-coding RNA has been showed to hold coding capacities and associated peptides. Conversely, mRNA, usually regarded as strictly protein-coding, may act as functional RNA molecules. Here, we describe several examples of these bifunctional RNA that have been already characterized from bacteria to mammals. We also extend this concept to fortuitous acquisition of dual function in pathological conditions and to the recently highlighted duality between information carried by a gene and its pseudogenes counterparts.     

非编码RNA与X脆性综合征

X脆性综合征（fragile X syndrome,FXS）是由X脆性智力低下1（FMR1）基因5＇端非翻译区CGG重复序列的异常扩增,导致X脆性智力低下蛋白（FMRP）缺失引起的.非编码RNA是除编码蛋白质的mRNAs以外的其他所有RNA分子,已被发现在中枢神经系统中具有重要的作用,如微RNA与BC1/BC200 RNA参与了X脆性智力低下蛋白的翻译抑制.认识非编码RNA与X脆性综合征的关系不但能加深对X脆性综合征的分子机制的理解,而且有助于揭示学习与记忆的奥秘.     

长非编码RNA 的表达与前列腺癌的研究进展

前列腺癌是全球发病率第二的男性恶性肿瘤,近年来我国前列腺癌的发病率显著上升。最近,大量研究发现,长非编码RNA表达水平的改变与前列腺癌的发生、发展、诊断、治疗和预后密切相关。该文就长非编码RNA与前列腺癌的关系及相关机理进行综述,有助于读者了解长非编码RNA在前列腺癌发病过程中的重要性,为前列腺癌的综合防治提供线索。     

真菌非编码RNA

非编码RNAs(non-coding RNA,ncRNAs)是一类在生物体中广泛存在的且不编码蛋白质的功能性RNA分子,直接在RNA水平发挥作用,影响生物体的生命活动.动植物ncRNAs的研究已有大量的文献报道,而真菌ncRNAs的研究报道则相对较少.近年来,随着研究技术的进步,人们在真菌中也发现了不少种类的ncRNAs,如snoRNA派生的ncRNAs、长片段ncRNAs (long non-coding RNAs,lncRNAs)、干扰小RNA(smallinterfering RNAs,siRNAs)、Killer双链RNA病毒,及丝状真菌的新型ncRNAs等.这些ncRNAs在真菌中具有多种多样的生物学功能,涉及基因的转录翻译、RNA加工修饰、染色体结构稳定性,以及真菌致病性等.因此,研究真菌ncRNAs不仅能为了解真菌的基因表达调控系统和生长提供重要信息,也能为阐明致病性真菌的致病机理提供新思路,对真菌性疾病的治疗具有重大意义.本文对真菌ncRNAs的发现、起源、分类、生物学功能等进行了综述,以期为进一步深入研究真菌ncRNAs提供一定的理论与研究基础.     

长链非编码RNA与细胞多向分化

本文重点概述LncRNA参与细胞分化的相关机制,列举了LncRNA在不同细胞系中参与调控的各种作用方式,如LncRNA参与维持胚胎干细胞多潜能状态、胚胎干细胞分化、神经细胞分化、肌肉分化、表皮细胞分化、成骨细胞分化、脂肪生成的机制等.     

Correlation analysis of external RNA controls reveals its utility for assessment of microarray assay

Quality control of a microarray experiment has become an important issue for both research and regulation. External RNA controls (ERCs), which can be either added to the total RNA level (tERCs) or introduced right before hybridization (cERCs), are designed and recommended by commercial microarray platforms for assessment of performance of a microarray experiment. However, the utility of ERCs has not been fully realized mainly due to the lack of sufficient data resources. The US Food and Drug Administration (FDA)-led community-wide Microarray Quality Control (MAQC) study generates a large amount of microarray data with implementation of ERCs across several commercial microarray platforms. The utility of ERCs in quality control by assessing the ERCs’ concentration-response behavior was investigated in the MAQC study. In this work, an ERC-based correlation analysis was conducted to assess the quality of a microarray experiment. We found that the pairwise correlations of tERCs are sample independent, indicating that the array data obtained from different biological samples can be treated as technical replicates in analysis of tERCs. Consequently, the commonly used quality control method of applying correlation analysis on technical replicates can be adopted for assessing array performance based on different biological samples using tERCs. The proposed approach is sensitive to identifying outlying assays and is not dependent on the choice of normalization method.     

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.     

长链非编码RNA在神经系统发育及神经性疾病中的作用

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类转录本长度在200至数千个核苷酸序列,且不具有蛋白质编码潜能的非编码RNA。相较于研究较多的微小RNA（microRNA,miRNA）和干扰小RNA（small interfering,siRNA）等非编码小RNA,lncRNA的许多功能仍尚不清楚。但越来越多的研究发现,lncRNA可通过多种方式调控中枢神经系统发育,包括表观遗传组蛋白甲基化、转录辅因子调控、可变剪接调控等途经。而以上途经的异常均与多种人类重大疾病的发生密切相关,例如,阿尔兹海默症（Alzheimer’s disease,AD）、自闭症（autism spectrum disorder,ASD）、精神分裂症（schizophrenia,SZ）等。本文就lncRNA在表观遗传水平、转录水平、转录后水平和翻译水平上调控神经系统发育以及其在人类神经性疾病中的作用进行综述。     

Gene amplification and expression by RNA viruses and potential for further application to plant gene transfer

The great majority of plant viruses encapsidate messenger-sense ssRNA and have no natural DNA phase in their life cycle. Despite their RNA nature, essentially any desired change can be introduced into such genomes by using recombinant DNA techniques with suitably constructed, expressible viral cDNA clones. For some viruses such as brome mosaic virus, these methods have been used to define the sequences controlling RNA-directed genomic RNA replication and the expression of internal genes via subgenomic mRNAs. The results suggest a surprising degree of genetic flexibility, which appears to be reflected in the varied gene complements and genetic organizations of presumably related plant and animal RNA viruses sharing conserved replication genes. Foreign genes inserted in such RNA virus genomes can be amplified and expressed to a high level in transfected plant cells. In addition to the potential use of such viruses as episomal expression vectors, it should be possible to couple the viral pathways of RNA-dependent RNA synthesis to amplify and to further regulate the expression of genes transformed into plant chromosomes.