lncrna的作用机理：大学问-lncRNA简要解析-上

lncrna的作用机理：大学问-lncRNA简要解析-上图2 lncRNA不同层面调控功能图示 一般来说，lncRNA可从表观遗传学、转录及转录后三种层面实现对基因表达的调控。 目前，在人类和动物中关于细胞周期调控、免疫监视和胚胎干细胞多能性等过程发挥作用，以及多种疾病与lncRNA的异常表达或突变相关的研究有很多；关于lncRNA与包括肿瘤在内的疾病相关联的证据可为疾病诊断和治疗提供依据和靶点，对lncRNA功能的深入研究将使目前对细胞的结构网络和调控网络的认识带来革命性的变化，具有不可估量的科学和临床价值。与人类和动物相比，植物lncRNA研究仍处于起步阶段，植物lncRNA的研究可能揭示控制植物生长和分化的未知新机制，lncRNA在植物开花、雄性不育、营养代谢、生物和非生物胁迫等多种生物过程中起着调节因子的作用。图1 四种不同类型lncRNA图示4、lncRNA功能

大量存在于生物体中并具有多种生物学功能。在整个基因组转录产物中，lncRNA所占的比例远远超过编码RNA所占的比例，通过与DNA、RNA、蛋白质的相互作用，在生命活动调控网络中扮演着十分重要的角色。lncRNA目前是遗传学研究的热点之一。目前已有很多具有重要意义的研究成果，给了人们很多思考的空间，也带来的更多的兴趣和研究方向。但是同时呢，因为它的特殊性，也有很多问题摆在人们面前。

今天呢，我们先从lncRNA特征、分类、功能三个方面来了解这位生物大分子。

1、lncRNA简介

长链非编码RNA（lncRNA）是一类长度超过200 nt的RNA分子，不编码蛋白，位于细胞核或胞质内。lncRNA在基因表达调控、物种进化、胚胎发育、物质代谢以及肿瘤发生等过程中均具有重要作用。

目前，在人类和动物中关于细胞周期调控、免疫监视和胚胎干细胞多能性等过程发挥作用，以及多种疾病与lncRNA的异常表达或突变相关的研究有很多；关于lncRNA与包括肿瘤在内的疾病相关联的证据可为疾病诊断和治疗提供依据和靶点，对lncRNA功能的深入研究将使目前对细胞的结构网络和调控网络的认识带来革命性的变化，具有不可估量的科学和临床价值。与人类和动物相比，植物lncRNA研究仍处于起步阶段，植物lncRNA的研究可能揭示控制植物生长和分化的未知新机制，lncRNA在植物开花、雄性不育、营养代谢、生物和非生物胁迫等多种生物过程中起着调节因子的作用。

图1 四种不同类型lncRNA图示

4、lncRNA功能

一般来说，lncRNA可从表观遗传学、转录及转录后三种层面实现对基因表达的调控。

图2 lncRNA不同层面调控功能图示

1）表观遗传学调控-染色质重塑

lncRNA可通过招募染色质重塑复合物至特定的基因组位点使其发生催化活性。如图2a，HOTAIR、Xist/RepA和Kcnqot1招募Polycomb complex至HoxD位点，使得X染色体或Kcnq1功能域的组蛋白H3第27位赖氨酸发生3甲基化（me3K27），诱导异染色质形成，从而抑制该区域基因表达。

2）转录调控

lncRNA可通过多种机制进行转录水平调控，包括自身作为共调节因子、修饰转录因子活性、调节共调节因子的结合和活性等。lncRNA可靶向基因转录过程的不同环节，如转录激活因子、阻遏蛋白，包括RNA聚合酶II、甚至DNA双链在内的转录反应成分来调节基因转录和表达。这些lncRNA可能形成一个包括转录因子的调控网络，在复杂的真核生物中精细调控基因表达。如图2b，lncRNA结合到基因cyclin D1上，招募RNA结合蛋白TLS来调控蛋白CBP和p300的组蛋白乙酰转移酶活性，进而抑制cyclin D1转录；图2c，超保守增强子转录出lncRNA-Evf2，该lncRNA能激活转录因子DLX2，进而调控基因Dlx6转录；图2d，DHFR次要启动子区域转录出的lncRNA与该基因主要启动子区域结合形成三聚体，抑制转录因子TFIID结合，从而使基因DHFR发生沉默。

3）转录后调控

互补的lncRNA与mRNA形成RNA双链体可掩盖mRNA内部与反式作用因子结合必须的主要元件，可能影响转录后基因表达的任何步骤，包括pre-mRNA的加工、剪接、转运、翻译、降解。图2e中，反义lncRNA与剪接体（splicesome）中锌指同源mRNA Zeb2的5'剪切位点结合，使内含子未被剪切掉，而该内含子序列中保留有内部核糖体进入位点（IRE位点），翻译过程中识别并结合该位点，导致Zeb2基因表达和翻译。

参考文献：

[1] Laurent G S Wahlestedt C Kapranov P. The Landscape of long noncoding RNA classification[J]. Trends in Genetics 2015 31(5):239–251.

[2] Mercer T R Dinger M E Mattick J S. Long non-coding RNAs: insights into functions.[J]. Nature Reviews Genetics 2009 10(3):155-9.

[3] Ponting C P Oliver P L Reik W. Evolution and Functions of Long Noncoding RNAs[J]. Cell 2009 136(4):629-641.

文案：腰苗苗

编辑：王 倩

来源：源宜基因

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