基因组研究计划的成果表明, 在人类基因组序列中仅有 1.5%的核酸序列用于蛋白质编码。在很长的一段时间里,人们都认为DNA和RNA中不编码蛋白的区域都是“垃圾”。然而,在随后的研究中, 越来越多的证据表明这些曾经的“垃圾序列”可能具有重要的生物学功能。
非编码RNA(Non-coding RNA)是指不编码蛋白质的RNA,包括rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA 和microRNA 等多种已知功能的 RNA,还包括未知功能的RNA。这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来,但是不翻译成蛋白,在RNA 水平上就能行使各自的生物学功能。
2007 年,科学家们发现了一条 2.2 kb长的功能性长链非编码RNA基因(HOTAIR)。研究表明 HOTAIR RNA可以与蛋白复合体polycomb相互作用, 修饰染色质, 抑制HOX基因的转录, 并进而调节生物体的生长发育。自此以后,越来越多的研究人员开始关注长链非编码RNA的鉴定和功能研究, 发现了大量具有重要生理病理功能的长链非编码RNA基因, 使得人们对长链非编码RNA的认识出现了质的飞越。
随着测序技术的发展和相关研究的推进,目前,非编码RNA已经在许多领域发挥着重要作用。
肿瘤
长链非编码RNA(lncRNA)是超过 200nt的非编码RNA,参与了基因组印迹、X染色体失活、染色体修饰以及端粒生物学等多种生命活动过程,参与人类多种疾病的发生和发展,尤其与恶性肿瘤的发生、发展关系密切。
lncRNA 主要通过在转录、转录后以及表观遗传水平参与基因的表达调控,并可以此影响肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭及转移等过程。目前,已发现多种lncRNA在肺癌、乳腺癌、胰腺癌、结肠癌以及前列腺癌中异常高表达或结构异常,可能与肿瘤的发病或转移中发挥了重要作用。
血管疾病
血管系统有着特别丰富的 MicroRNA,MicroRNA在血管系统疾病中充当多种角色,或可反映血管对损伤的易感性。举个例子,氧化应激是导致血管损伤、病变的重要因素,而MicroRNA可通过参与氧化应激介导的基因调控以及血管平滑肌细胞(VSMC)迁移和增殖过程调控血管损伤和修复。
神经系统
非编码RNA的表达具有典型的时空特异性和环境敏感型,参与了表观遗传调节中的分子目击,并且在神经发育、神经再生、神经元网络连接和突出可塑性等过程中发挥关键作用。目前已有科学家将目光放到了非编码RNA和阿尔兹海默症等神经疾病的关系上。不过,目前对非编码RNA在中枢神经再生与修复中的作用研究尚处于起步阶段,绝大部分非编码RNA的性质、结构和功能尚未阐明。
不过,在看到前景的同时,当下的非编码RNA研究也面临着许多困难,亟待解决。比如,对于非编码RNA研究的领域目前还集中在肿瘤、神经系统、药物成瘾等方面,其它领域的相关研究有待加强。而且,可用于非编码RNA相关研究的新技术并不多,因此, 需要建立更多、更有效的研究方法用于系统地研究其结构和功能。另外,目前长链非编码RNA尚无统一的命名标准,只是研究者根据其功能、结构特点、作用方式等进行命名, 有时很难从名称中了解其真正含义和功能。这显然对于整合各研究成果而言是不利的。而对于短链非编码RNA,问题则包括如何确认它确实是短链RNA而非长链RNA的产物等。
2018(第六届)非编码RNA学术研讨会将于9月14-15日在南京召开,届时,会议将深入围绕非编码RNA调控机理,技术方法及疾病调控邀请国内外知名专家学者座谈,分享最新非编码RNA研究成果与经验,推动学科发展,促进转化医学及合作。非编码RNA还是一块未得到充分开垦的希望之土,我们也期待看到更多研究成果能够扩大其研究领域,进一步推动医学的发展。
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