非编码RNA(ncRNA)在前列腺癌发生发展中的作用机制

人类基因组计划的研究结果显示,仅有2.5万~3万个蛋白质编码基因,占总基因组序列不到3%,其余基因组序列转录产生的RNA都是非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA).ncRNA与恶性肿瘤发生发展关系密切.近年来,关于ncRNA中的长链非编码RNA(lncRNA)以及环状RNA(circRNA)的研究进展迅速.本文就lncRNA以及circRNA在前列腺癌中作用机制的研究进展作一综述.     

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.     

长非编码RNA与重大临床疾病

以往,人们对细胞和机体的生长发育及疾病发病机制的研究往往集中于蛋白质及其编码基因。近年来在通过对蛋白编码基因表观遗传水平、转录水平以及转录后水平的研究,越来越多的证据显示长非编码RNA(long noncoding RNA,LncRNA)在生长、发育以及疾病的发生发展中起重要的作用。人体基因组中约98%的基因转录组为非编码RNA,其中绝大部分为LncRNA,只有不足2%的编码基因最终经过转录翻译为蛋白质。最新的研究表明,人体中存在数万条LncRNA。目前,只有极少数LncRNA在细胞代谢及疾病发生中的作用被初步揭示,绝大部分的LncRNA的功能完全未知。进一步深入研究LncRNA的生物学功能,有可能为阐明许多重大疾病的发病过程及机制带来重大的突破,并提供独特的干预靶点。本综述简要讨论LncRNA与一些重大临床疾病关系的最新研究进展。     

长链非编码RNA及其与疾病相关性的研究进展*

人类基因组中,用于蛋白质编码的核酸序列约占1.5%,另外98.5%的非蛋白编码基因被视为"噪音"序列,并未引起人们的注意。随着测序技术的发展,人们发现大部分的基因被转录成RNA,其中多数为长度大于200nt且不编码蛋白质的长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA),其作用机制包括支架分子、引导分子等,广泛参与细胞发育、增殖及迁移过程,且其水平的改变又与肿瘤、代谢性疾病等相关。本文主要对lncRNA的分类、作用机制及涉及的疾病等进行综述,为进一步研究lncRNA的功能机制奠定基础。     

大肠癌长非编码RNA的研究进展

长非编码RNA(long noncoding RNA,lnc RNA)是长度大于200 nt,因缺少完整的阅读编码框而不编码蛋白质的一种功能性分子。研究发现,长非编码RNA在众多肿瘤的发生、发展过程中发挥着重要的作用。已有研究报道,在大肠癌细胞中,大量长非编码RNA的表达水平与正常细胞相比有显著差异,在功能上表现为抑癌或促癌作用,广泛参与大肠癌细胞的转移,有些长非编码RNA甚至可以作为大肠癌诊断或预后的潜在标记以及治疗的靶标。该文就在大肠癌发生发展中起重要抑癌或促癌作用的长非编码RNA作一综述,讨论它们在大肠癌中的功能作用及调节机制。     

LincRNA的研究进展

基因间长链非编码RNA(large intergenic non-coding RNA,linc RNA)是指基因间不编码蛋白质的长度大于200nt的RNA。最初,linc RNA被认为是基因组转录的"噪声",不具备任何生物学功能。然而,随着第二代测序技术的发展及其所产生的大量数据,越来越多的linc RNA被识别,引起了人们的重视。至今,已有超过12000的linc RNAs被收录在人类基因组中。随着研究的深入,linc RNA的生物机制和潜在的一些功能越来越明朗。本篇综述总结了近年来linc RNA的研究历程,序列特征,疾病中发挥的作用以及相关数据库的分析。     

转座子与转座子相关的非编码小RNA

转座子是一种在真核生物基因组中大量存在的可移动DNA序列.非编码小RNA具有广泛的生物学功能,能够在不同层面影响基因的表达.在许多真核生物基因组中,转座子是非编码小RNA的重要来源.最近的一些研究发现,转座子和其衍生非编码小RNA在基因调控中发挥着重要作用,但是国内相关的综述却较少.所以该文从转座子与其衍生的非编码小R...     

长非编码RNA在基因调控和肿瘤形成中的作用

哺乳动物中,只有小部分基因转录成为编码蛋白质的RNA,大量的基因则转录为不能编码蛋白质的RNA,即ncRNA。长非 编码RNA(lncRNAs)是分子长度在200-100000 nt 之间的一类ncRNA。lncRNAs 的数量超过蛋白质编码基因的数量。目前,对长非 编码RNA(lncRNAs)的生物学特性,转录调控以及其在肿瘤发生发展中的作用机制的研究任然是RNA研究的热点。lncRNAs 通 过控制染色质重塑,转录调控和录转录后调控而在基因的转录调节中发挥了重要作用。lncRNAs 与多种肿瘤相关,并且在抑制因 素和促进因素中都具有重要的作用。众多文献报道的结果表明lncRNAs 参与调控基因表达,在正常细胞与肿瘤细胞的转换中起 到至关重要的作用。     

长链非编码RNA与肿瘤和干细胞

人类基因组包含20 000多种蛋白质编码基因,只占总基因的2%左右,而90%以上的转录子是长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lnc RNAs)。lnc RNAs是广泛存在于哺乳动物基因组中的长度在200-100 000 nt之间,且不具有蛋白质编码功能的转录本。研究发现其在许多类型的肿瘤中存在异常表达,具有潜在的致癌或抑癌作用,并作为重要的调控分子参与各种生物学过程,与肿瘤的发生、发展密不可分。此外,lnc RNAs在维持干细胞全能性、调控干细胞基因表达、调节干细胞自我更新和分化等方面发挥了至关重要的作用,是继micro RNA后肿瘤研究的新热点。针对lnc RNAs在肿瘤和干细胞生物学中的功能及相关机制作一综述,旨在为肿瘤的诊断、治疗、预后等方面提供新思路。     

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。     

编者按: 非编码RNA——有待挖掘的生物宝库

进入21世纪以来,非编码RNA和非编码基因的研究越来越引起人们的关注。2010年12月7日的《科学》杂志(Science)在评选本世纪前10年的十大科学突破时,首先提到的就是基因组中的暗物质(the genome's "dark matter")。近10年非编码RNA领域发展如此迅速,首先源于20世纪90年代开展的基因组研究和随后的比较基因组研究。海量的基因组序列数据证实：DNA上编码蛋白质的区域(也就是通常说的基因)只占人类和其他高等动、植物基因组的极小部分,在人类不会超过整个基因组的3%,其余部分都不编码蛋白质或多肽。而且,随着生物从简单到复杂、从低级到高级,非编码序列在基因组中所占的比例也单调地增加,说明非编码序列是有功能的;近年来大量转录组的新实验结果表明,基因组中的非编码序列是可以表达的,其表达产物就是非编码RNA,转录组的研究说明基因组中的非编码序列是有信息发放的;此后,越来越多的事实证明非编码RNA具有重要的生物功能,microRNA(miRNA)的研究就是最突出的例子。上述的进展明确地告诉我们数量巨大的非编码RNA是有待挖掘的生物宝库。当今,非编码序列、非编码基因和非编码RNA的研究已成为生物学领域的研究热点,重新唤起了科学家们对“RNA世界”的重视及对“生命起源于RNA分子”这一命题的兴趣。目前,这一领域值得关注的问题很多,比如： 1 长非编码RNA系统发现和功能研究 尽管长度小于50个碱基的非编码RNA(如microRNA和piRNA等)的研究已取得突破性进展,但长度大于100个碱基的非编码RNA,还有数以万计功能尚未发现。长非编码RNA不仅数量巨大,更为重要的是它们能折叠为特定的空间结构,因此它们与其他生物分子相互作用的方式是不同于microRNA的。虽然到目前为止,才知道了几百个长非编码RNA的功能,但已涉及到：转录调控、转录后调控、翻译调控、表观遗传调控、基因印迹以及端粒系统等。近年来还发现了一些新类型的长非编码RNA,如ceRNA和环RNA等。所以,进一步开展非编码序列、非编码基因和非编码RNA的研究,系统发现新的长非编码RNA,研究它们的空间结构与功能,可能为我们带来更多的创新机会。 2 非编码RNA是生物网络的元件 近年来的大量新研究成果表明非编码RNA是许多生命过程中富有活力的参与者。一些科学家认为成千上万非编码RNA分子组成了巨大的分子网络调节着细胞中的生命活动,它们与蛋白质网络相对应,同时这两类网络必然有紧密的相互作用,从而构成更复杂的网络。所以未来的网络至少是双色的才更符合生命活动的实际。 3 非编码RNA调节的多样性 非编码RNA在发挥生物学功能时的作用方式是多种多样的,以miRNA为例：它的负调控作用不仅存在于靶mRNA的3'UTR区,也可发生在5'UTR区;miRNA不仅具有负调控作用,在特定条件下也可以激活基因的表达;最近的研究表明,miRNA不仅可通过调节mRNA的表达发挥生物作用,还可以通过调节蛋白来发挥生物功能。 miRNA的作用方式尚且如此复杂,其他非编码RNA行使功能的途径可能更为多样。 4 非编码RNA与疾病紧密相关 非编码RNA,特别是miRNA,与疾病相关的研究已数不胜数。长非编码RNA也和人类疾病紧密相关,仅以肿瘤为例：PCGEM1与前列腺癌有关;His-1是白血病致病因素,而且参与了癌变代谢通路和细胞周期调控; MALAT-1的转录本是一条8000多个碱基长度的非编码RNA,该基因与非小细胞肺癌有关。上述一些成果正逐渐走向临床。非编码RNA研究是一个紧密结合实际,又可迅速用于实际的领域,应特别关注从基础到应用的转化。 为了让广大读者了解非编码RNA领域的进展,本刊特意组织了这个专辑。邀请国内RNA研究领域的5位知名专家对该领域当前的进展与挑战作了综述。屈良鹄教授介绍了microRNA和细胞信号通路间的相互作用及其对两者功能发挥的关键作用,并探讨了其生物学意义;邵宁生教授的综述介绍了在不同细胞或同一细胞的不同状态下microRNA发挥生物学功能的时序特异性和组织特异性,说明microRNA在机体内工作的复杂性;张辰宇教授结合自己多年的研究实践叙述了人体体液中microRNA的起源与功能,对分泌RNA和循环RNA概念作了论述,并探讨了它们在临床医学领域的潜在诊断功能;施蕴渝教授从结构生物学出发综述了RNA分子伴侣Hfq是如何促进sRNA和mRNA相互配对的;鲁志教授介绍了长非编码RNA研究中的各种生物信息学的工具与方法。希望大家对这些文章感兴趣,也希望它们能给大家带来知识与帮助。     

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。     

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。     

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.     

内源性反转录病毒衍生的长非编码RNA的功能

长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类转录本长度超过200 nt、不编码蛋白质的RNA分子,以RNA的形式参与多层次调控,包括表观遗传学调控、转录调控以及转录后调控等。大量研究结果表明,许多长非编码RNA分子衍生于数百万年前"入侵"人类基因组的内源性反转录病毒(endogenous retrovirus,ERV)序列。内源性反转录病毒是基因组重要成分,约占基因组的5%~8%,多以"前病毒"形式存在,功能很大程度上未知。就内源性反转录病毒衍生的lncRNA在天然免疫、抗病毒和肿瘤等方面的最新研究进展进行综述。     

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。     

基因印记与lncRNA

基因印记是一种表观遗传调控机制,在二倍体哺乳动物的发育过程中,基因印记可以调控来自亲代的等位基因差异表达。非编码RNA是不编码蛋白质的RNA,它在RNA水平调控基因表达。研究表明大多数印记基因中存在长非编码RNA（长度>200nt的非编码RNA）的转录,长非编码RNA主要通过顺式的转录干扰作用来实现基因印记。同时基因印记及其相关的长非编码RNA异常表达与许多先天疾病相关,迄今已发现数十种人类遗传疾病与基因印记有关,而lncRNA引起的基因印记在疾病的发生和治疗中起着重要作用。     

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。     

转录因子结合位点的计算分析方法

基因组上众多基因和非编码转录体按照特定的规律有序地表达是细胞正常生命活动的基础。转录调控是基因表达调控的关键步骤,转录因子结合在基因启动子序列中的转录因子结合位点,启动基因的转录和控制基因的转录效率。分析转录因子结合位点对研究基因调控系统有着重要意义,生物信息学在转录因子结合位点的研究中发挥着关键的作用。文章综述了分析蛋白质编码基因的转录因子结合位点的典型流程,总结了主要的算法、软件和资源,并简要评述了目前非编码RNA转录调控的研究现状。