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.     

与生物体发育相关的非编码RNA及其作用机理

非编码RNA是一类没有开放阅读框、不能翻译成为蛋自质的RNA分子。在哺乳动物中,它们主要是指微小RNA、小干扰RNA、PIWI互作RNA和其他一些反义转录本等。它们在生物体内广泛存在,通过RNA干扰、基因沉默、基因印迹和DNA甲基化等机制调控着基因的表达。非编码RNA增加了真核细胞调控网络的复杂性,也为科学地解释一些现象提供了新的途径。     

非编码RNA在骨骼肌发育中的功能

近几年的研究表明,非编码RNA的功能几乎涉及生命活动的各个方面。非编码RNA在骨骼肌发育中的功能研究揭示了骨骼肌发育调控的复杂性。该文总结了骨骼肌发育中非编码RNA的系统发现与鉴定以及非编码RNA在骨骼肌发育和再生中的功能研究。     

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。     

非编码RNA与RNA组学研究现状及发展态势

人类基因组计划的完成(2001年)宣告了后基因组时代的到来,也掀起新一轮的RNA研究热潮．作为后基因组时代的科学前沿,RNA组学近年来成为生命科学领域的研究热点,各种新型ncRNA的发现,让人们对遗传信息表达调控网络有了新的认识．结合RNA领域的最新研究进展,《 中国科学C辑：生命科学》 (Science in China Series C-Life Sciences)2009年第3期的8篇述评,从动植物小分子非编码 RNA、miRNA 与细胞分化发育、miRNA 与肿瘤发生及诊断治疗的靶点、核酶的结构与功能、遗传印记起源、miRNA 基因簇的进化等多个方面进行了综述,展现了ncRNA领域的研究现状和发展前景．     

非编码RNA与哺乳动物基因组印记的起源

基因组印记是由亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象,主要发生在胎盘哺乳动物（真哺乳类）和显花植物中.大部分印记基因都分布在印记基因簇内,其中包含大量的非编码RNA基因.印记基因的表达受印记控制区（ICRs）的顺式调控.基因组印记产生的原因及过程是现代遗传学研究的一个热点问题,分析印记同源区从非印记物种到印记物种的过渡,为解决这一问题提供了重要启示.最近,原始哺乳动物（有袋类和单孔类）模式物种全基因组测序的完成,极大地促进了印记同源区的比较分析研究.本文对这些研究进行了回顾和分析,发现非编码RNA与哺乳动物基因组印记获得关系密切.主要依据为：（1）伴随着基因组印记的获得,印记区有大量的非编码RNA新基因出现;（2）与基因组印记相关的一些保守非编码RNA的表达发生了显著变化.此外,对15种脊椎动物中印记snoRNA基因系统分析的结果表明：印记snoRNA起源于真哺乳类与有袋类动物分化之后,并且在真哺乳类辐射进化之前发生了迅速的扩张,主要的基因家族在这一时期已经形成.这些结果进一步证明了非编码RNA与基因组印记获得的密切联系.非编码RNA可能主要通过调控印记表达和诱导染色体表观遗传修饰两种机制,参与哺乳动物基因组印记的获得.     

非编码RNA与竞争性内源RNA调控网络在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)与竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络是近几年国内外医学行业的研究热点之一,它们通过多环节、多因素、多靶点调控,直接或间接参与多种疾病的基因组转录或转录后调控过程。慢性阻塞性肺疾病是一种持续性气流受限的呼吸慢性疾病,该文对ncRNA与ceRNA调控网络在慢性阻塞性肺疾病中的研究近况进行归纳总结,为今后慢性阻塞性肺疾病的临床诊治开辟崭新的研究角度与方法。     

长链非编码RNA调控脂肪发育与代谢研究进展

长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是一种广泛存在于动植物中、长度大于200个核苷酸且不能编码蛋白的RNA。近年来,随着高通量基因组测序技术的不断发展,研究者们对lncRNA的关注度越来越高,通过对lncRNA的深入研究,证实其在细胞分化、表观遗传、细胞周期调控等众多生命活动中发挥重要作用,并且很多疾病的发生、发展过程都与之相关。借助于高通量测序或芯片技术,已经证实许多lncRNA与脂肪组织的生成、发育和代谢调控有关,在脂肪发育的过程中起着重要的作用。通过对脂肪发育相关lncRNA的研究可以更好地了解脂肪的发育、代谢过程,同时为代谢疾病的临床治疗提供新的方法。基于此,对lncRNA作用模式、调控脂肪发育以及其对肥胖相关代谢疾病的影响等研究展开综述,以期为脂肪发育与代谢研究提供理论指导。     

基因组印记中的长非编码RNA

长非编码RNA(lnc RNA)是长度大于200 bp的一类非编码蛋白的RNA,因其在基因组中含量巨大以及重要的生物学功能引起了学术界的广泛关注.基因组印记是一种表观遗传现象,lnc RNAs通过建立靶基因的印记而发挥重要的生物功能.基因组印记可以用来研究lnc RNAs在转录和转录后水平调控基因表达的分子机制.本文选取6个印记机制研究比较透彻的印记区域,包括Kcnq1/Cdkn1c、Igf2r/Airn、Prader-Willi(PWS)/Angelman(AS)、Snurf/Snrpn、Dlk1-Dio3和H19/Igf2.通过介绍包括基因间lnc RNAs(H19、Ipw和Meg3)、反义lnc RNAs(Kcnq1ot1、Airn、Ube3a-ATS)和增强子lnc RNAs(IG-DMR e RNAs)在内的3种类型lnc RNAs在印记调控中的作用,从而了解lnc RNAs通过顺式或(/和)反式作用多种机制调控亲本特异性靶基因的表达.了解印记基因簇中lnc RNAs的作用方式将有助于我们揭示lnc RNAs在整个基因组中的作用机制.     

植物长链非编码RNA调控发育与胁迫应答的研究进展

长链非编码RNAs（long non-coding RNAs,lncRNAs）是一类长度大于200个核苷酸、缺乏明显开放阅读框、很少或者不具有蛋白编码潜能的内源性RNA。鉴于lncRNAs低表达和低保守性的特点,早期阶段认为其是转录副产物,在生物体内不发挥生物学功能。随着对非编码RNA的深入研究,lncRNAs被认为是一种调控其他类型RNA的重要基因组分,参与发育和胁迫应答生物学过程。本文主要阐述lncRNAs的来源及分类、作用机制、lncRNAs在植物发育和胁迫应答方面的生物学功能,为lncRNAs在作物生产育种中的应用研究提供参考。     

同源异型框基因与动物早期发育

同源异型框基因广泛存在于真核生物中,编码一类转录调节蛋白。同源异型框基因在动物早期发育的基因调控中起着非常重要的作用。在动物胚胎发育过程中,同源异型框基因的表达具有复杂的时空模式和调控系统。Antp族基因对于早期胚胎发育中的模式建成,器官分化等具有重要意义。     

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.     

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.     

玉米花粉特异的非编码RNA基因ZM401 cDNA全长的克隆及其发育表达模式

通过差异筛选法并结合冷噬菌斑筛选,从玉米(Zea mays L.)成熟花粉cDNA文库中克隆到一个玉米花粉特异表达的cDNA片段ZM401(663bp).Northern杂交表明ZM401是一个玉米花粉特异表达的基因.本文采用5'RACE,3'RACE及重叠PCR技术获得了ZM401 cDNA的全长(1 149 bp).采用生物学软件对ZM401 cDNA的序列和结构进行分析,结果表明,该基因缺乏明显的开放阅读框架,序列中最长的开放阅读框架仅有89个氨基酸,但具有poly(A)尾部结构,符合非编码RNA基因的特点.推断ZM401基因是一个非编码基因.RT-PCR及Northern blot分析表明ZM401基因从玉米花粉小孢子四分体时期、单核期、双核期、成熟花粉开始表达,而且表达量依次增强,证明ZM401可能与玉米花粉的晚期发育过程相关.同时,Northern杂交显示ZM401基因在玉米花粉发育中有两种转录本存在.     

玉米花粉特异的非编码RNA基因ZM401 cDNA全长的克隆及其发育表达模式

通过差异筛选法并结合冷噬菌斑筛选,从玉米(Zea mays L．)成熟花粉cDNA文库中克隆到一个玉米花粉特异表达的cDNA片段ZM401(663bp)。Northern杂交表明ZM401是一个玉米花粉特异表达的基因。本文采用5′RACE,3′RACE及重叠PCR技术获得了ZM401 cDNA的全长(1149bp)。采用生物学软件对ZM401 cDNA的序列和结构进行分析,结果表明,该基因缺乏明显的开放阅读框架,序列中最长的开放阅读框架仅有89个氨基酸,但具有poly(A)尾部结构,符合非编码RNA基因的特点。推断ZM401基因是一个非编码基因。RT-PCR及Northern blot分析表明ZM401基因从玉米花粉小孢子四分体时期、单核期、双核期、成熟花粉开始表达,而且表达量依次增强,证明ZM401可能与玉米花粉的晚期发育过程相关。同时,Northern杂交显示ZM401基因在玉米花粉发育中有两种转录本存在。     

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。     

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。     

MicroRNA与动物发育

MicroRNA(miRNA)是一类约22nt大小的内源性非编码RNA,它们通过剪切靶基因的转录产物或者抑制转录产物的翻译从而起到转录后调控靶基因表达的作用。在动物体内,通过基因敲除等方法所进行的大量研究表明了miRNA参与了胚胎早期发育、脑及神经发育、心脏发育、肌肉及骨骼发育等动物发育的各个方面。miRNA是动物发生发育过程中重要的调控因子。主要介绍了近年来miRNA在动物生长发育过程中的研究进展。     

长链非编码RNA在心脏发育及扩张型心肌病中的作用研究进展

扩张型心肌病是一种以心肌细胞肥大伴间质纤维化改变为特点,最后引起心室腔扩大(尤以双侧明显)而心室壁薄弱,伴有心脏收缩无力以及心律失常表现为特征的心肌疾病,但发病机制未完全明确。近年来的研究发现,一些特定长链非编码RNA在心脏组织中表达丰富且作用广泛,参与了表观遗传、转录及转录后调控等过程,在心脏发育过程及扩张型心肌病的发生发展中扮演重要角色。本文就长链非编码RNA与心脏发育、扩张型心肌病的关系研究进展作一综述。     

利用基因诱捕识别哺乳动物发育调控基因

ES细胞是一种来源于胚胎的多潜能细胞,它可在体外培养并进行基因操作,而且通过囊胚注射制作嵌合体的途径,能将外源基因掺入小鼠的基因库中,因此利用ES细胞可筛选出发生基因突变的小概率事件并获得其遗传突变体．利用基因诱捕载体与ES细胞,研究与哺乳动物发育调控有关的未知基因,这一新技术将成为阐明胚胎发育过程中基因表达的时空格式的有效手段．