生物信息学在长非编码RNA研究中的应用

长非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度大于200个核苷酸的非编码RNA分子,它们在细胞生命活动中的许多关键过程中起到重要调控作用。近年来关于lncRNA的研究发展迅速,涌现出一批用于lncRNA的鉴定、定量、结构分析以及功能预测的生物信息学工具和数据库,本文将对这些lncRNA研究的资源进行综述。     

长链非编码RNA表征及其在结直肠癌发生发展中的作用和临床意义

长非编码RNA（long non-coding RNAs, lncRNAs）是一类转录本长度大于200个核苷酸,不具有蛋白质编码功能的非编码RNA（non-coding RNA, ncRNA）。人类基因组中,ncRNA基因占比超过90%,数量远大于蛋白质编码基因。作为生物大分子,lncRNA具有特定的初级和高级结构,在基因表达调控等生物学进程中发挥着特有的功能。lncRNA数量多,结构各异,因此鉴定和表征新的lncRNA,探索其结构和功能,是当前基因研究领域的热点之一。在临床疾病机制研究中,大量结果表明,lncRNA与临床疾病发生发展,特别是肿瘤的发生发展具有密切的相关性。伴随着后基因组学时代基因鉴定和功能探索方法的不断进步,探索lncRNA在疾病发生中的功能及表达变化,深入解锁lncRNA在疾病发生中涉及的分子机制,将为疾病早期预防、诊断和预后提供有效参考。基于以上的研究大背景,本文对lncRNA的定义、基因鉴定的策略和方法,高级结构检测及其对应的生物学功能,以及lncRNA的分类进行了阐述;另一方面,基于lncRNA与肿瘤发生发展的密切关系,本文以经典抑癌基因p53为切入点,对多种p53相关的lncRNA在结直肠癌（colorectal cancer, CRC）发生发展中的作用进行了归纳小结,阐述了lncRNA在结直肠癌中的表达变化、涉及的分子互作机制和信号通路,对其作为分子标志物在临床中的应用潜力进行了评估。我们乐观地认为,作为生物分子标志物,lncRNA将为包括癌症在内的疾病治疗提供全新、精准和个性化的分子靶点。     

长链非编码RNA在生物体中的调控作用

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)的发现是基因组学和分子生物学研究领域的重要进展。lncRNA在生命活动中具有重要的调节功能,其表达紊乱与多种人类疾病的发生发展密切相关。研究表明,几乎所有的调控性lncRNA通过与不同种类的生物大分子,如DNA、RNA和蛋白质发生相互作用而行使其功能。文章概述了lncRNA在表观遗传学水平、转录水平及转录后水平调控基因表达的效应机制,并探讨了lncRNA如何在肿瘤发生和宿主防御过程中行使功能。不同于小分子ncRNA通过碱基互补配对调控靶基因的表达,大多数已鉴定的lncRNA通过调节蛋白质活性或维持蛋白质复合物的完整性发挥其生物学功能。因此,鉴定lncRNA-蛋白质相互作用可能是理解lncRNA功能的首要任务。     

循环中的长非编码RNA-LIPCAR预示心衰患者的生存率

<正>细胞外核酸的存在已被发现了几十年。自发现癌症患者血浆中含有特殊的细胞外RNA起,人们意识到体液中的RNA可能可以用于疾病的诊断。长非编码RNA(lncRNA)是不编码蛋白的长度超过200个碱基的RNA,研究lncRNA在人类疾病中的作用,可以从新的视角了解疾病发生发展的机制,并为疾病的诊断和治疗提供新的靶标。lncRNA通常具有二级结构,并且相对稳定,也为在体液中比如血液和尿液检测lncRNA提供了可能性。目前关于lncRNA的研究主要集中在癌症方面。比如     

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。     

小麦长链非编码RNA的预测及功能分析

生物体有部分基因被转录成RNA,但是不编码相应蛋白质,称为长链非编码RNA(lncRNA)。它们参与基因的表观调控,这一过程对动物、植物的生长发育都有重要作用,但是,目前植物中发现和研究的lncRNA较少。为了研究lncRNA在植物中的功能,本研究建立了基于小麦全长cDNA的lncRNA识别程序。从6162条小麦全长cDNA中发现了231条lncRNAs,并从中鉴定出两个新miRNAs,这表明lncRNAs可以通过形成miRNAs前体基因形成其功能。此外,通过序列富集分析,我们从小麦lncRNAs中鉴定出三个保守的调控元件,结果显示小麦lncRNAs可能通过和其它蛋白质或DNA等分子作用,进而参与小麦生长、发育等过程的调控,这些结果对进一步研究植物体内的lncRNA的功能和作用机制具有重要意义。     

家猪长链非编码RNA的组织特异性表达及其对肉质的影响

长链非编码RNA(lncRNA)是一类无法编码蛋白且长度大于200 nt的RNA,lncRNA可参与生物体内多种调控与代谢过程，且在多种生物体内呈现出组织特异性的表达模式。然而，lncRNA在家猪Sus scrofa domestica体内的组织特异性表达模式和功能机制尚不明确。肌肉内脂肪（IMF）是影响猪肉品质的重要因素之一，IMF的沉积受多种机制的调控，而lncRNA对IMF的影响还有待深入研究。本研究利用GEO数据库中家猪RNA-seq数据，通过生物信息学方法共筛选23 678个lncRNA，包括14 309个新鉴定的lncRNA，其中1 218个被鉴定为组织特异性lncRNA(TS lncRNA)。与mRNA相比，lncRNA具有长度较短、表达量更低和外显子数量更少等特点。通过顺式作用与反式作用分别预测了TS lncRNA的潜在作用位点，并通过GO和KEGG分析进行功能注释，发现TS lncRNA的功能总体上与其所属组织或器官的功能相关。此外，发现了潜在影响家猪IMF含量的lncRNA MSTRG. 7256.5，并对其进行了RNA干扰与过表达实验，结果表明MSTRG. 725...     

长链非编码RNA作为潜在药物靶点的研究进展

随着生命科学的不断发展,2012年DNA元件百科全书（ENCODE）项目进一步丰富了人类基因组功能元件的相关信息。该项目 发现人类基因组超过80%的序列会被转录,其中大部分转录本是非编码RNA（ncRNA）。目前,在这些非编码RNA中,小RNA的研究 相对深入,而长链非编码RNA（lncRNA）的研究相对较少。越来越多研究表明,很多lncRNA参与到人类重大疾病的发生、发展过程之 中,并且一些动物实验证实lncRNA可作为药物靶点。因此,从lncRNA角度筛选新的药物靶点也越来越受到研究者的关注。重点总结了 lncRNA的生物学功能及作为潜在药物靶点的研究进展。     

植物长链非编码RNA的生物信息学预测与分析研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类广泛存在于真核生物中,长度大于200个核苷酸、无蛋白编码功能,具有调控基因转录后表达的RNA转录本。新近研究表明,lncRNA在多种生物途径中起着重要调节作用。生物信息学由生物、数学、计算机科学,统计学等多学科交叉产生,能从全局和系统水平对大数据信息进行深入挖掘与分析。采用生物信息学方法预测与分析lncRNA是当前发现和鉴定植物lncRNA的重要策略之一。本文梳理和总结了近年来采用生物信息学预测植物lncRNA及其靶基因的方法策略,以期为今后深入认知植物lncRNA在植物的生长发育过程、抗逆境胁迫及系统进化等过程中的作用研究提供一定参考。     

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。     

Long non-coding RNA Databases in Cardiovascular Research

With the rising interest in the regulatory functions of long non-coding RNAs (lncRNAs) in complex human diseases such as cardiovascular diseases, there is an increasing need in public databases offering comprehensive and integrative data for all aspects of these versatile molecules. Recently, a variety of public data repositories that specialized in lncRNAs have been developed, which make use of huge high-throughput data particularly from next-generation sequencing (NGS) approaches. Here, we provide an overview of current lncRNA databases covering basic and functional annotation, lncRNA expression and regulation, interactions with other biomole-cules, and genomic variants influencing the structure and function of lncRNAs. The prominent lncRNA antisense noncoding RNA in the INK4 locus (ANRIL), which has been unequivocally associated with coronary artery disease through genome-wide association studies (GWAS), serves as an example to demonstrate the features of each individual database.     

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。     

Unveiling the hidden function of long non-coding RNA by identifying its major partner-protein

Tens of thousands of long non-coding RNAs (lncRNAs) have been discovered in eukarya, but their functions are largely unknown. Fortunately, lncRNA–protein interactions may offer details of how lncRNAs play important roles in various biological processes, thus identifying proteins associated with lncRNA is critical. Here we review progress of molecular archetypes that lncRNAs execute as guides, scaffolds, or decoys for protein, focusing on advantages, shortcomings and applications of various conventional and emerging technologies to probe lncRNAs and protein interactions, including protein-centric biochemistry approaches such as nRIP and CLIP, and RNA-centric biochemistry approaches such as ChIRP, CHART and RAP. Overall, this review provides strategies for probing interactions between lncRNAs and protein.     

LncRNAs and immunity: watchdogs for host pathogen interactions

Immune responses combat various infectious agents by inducing inflammatory responses, antimicrobial pathways and adaptive immunity. The polygenic responses to these external stimuli are temporally and coordinately regulated. Specific lncRNAs are induced to modulate innate and adaptive immune responses which can function through various target interactions like RNA-DNA, RNA-RNA, and RNA-protein interaction and hence affect the immunogenic regulation at various stages of gene expression. LncRNA are found to be present in various immune cells like monocytes, macrophages, dendritic cells, neutrophils, T cells and B cells. They have been shown to be involved in many biological processes, including the regulation of the expression of genes, the dosage compensation and genomics imprinting, but the knowledge how lncRNAs are regulated and how they alter cell differentiation/function is still obscure. Further dysregulation of lncRNA has been seen in many diseases, but as yet very less research has been carried out to understand the role of lncRNAs in regulation during host-pathogens interactions. In this review, we summarize the functional developments and mechanism of action of lncRNAs, in immunity and defense of host against pathogens.