非编码RNA

缩写ncRNA,是指各种不翻译成蛋白质的RNA分子。其中包括rRNA,tRNA,snRNA,snoRNA 和microRNA 等多种已知功能的 RNA,还包括未知功能的RNA。

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2月长非编码RNA和环状RNA研究推荐

来源:生物谷 2018-03-07 15:56

红红火火过大年,家家户户喜团圆。本月的长非编码RNA和环状RNA研究也很红火,有很多重磅级成果,不仅解析了它们在疾病中的功能和机制,相关的方法学研究也取得了进展。

以下是小编为大家整理的研究进展:

一. 长非编码RNA研究推荐

1.Nature Medicine: 调控巨噬细胞胆固醇稳态及动脉粥样硬化的长非编码RNA


巨噬细胞在动脉壁内累积过量胆固醇是动脉粥样硬化发病机制中的关键步骤。 因此,巨噬细胞整合代谢信号以响应脂质过剩的能力是疾病易感性的重要决定因素。LXRs是配体依赖性转录因子,调节参与巨噬细胞对胆固醇反应的基因的表达。其中,LXRs的激活通过诱导一系列基因(包括编码质膜转运蛋白ABCA1的Abca1)促进胆固醇逆向转运。Abca1对于高密度脂蛋白(HDL)的产生是至关重要的,其功能的缺失会导致丹吉尔病(Tangier disease)。

研究者通过用LXRs的兴奋剂处理细胞,鉴定到一系列差异表达的长非编码RNA。其中一个与Abca1的基因座位临近,并明显上调的长非编码RNA——“Mexis”(macrophage-expressed LXR-induced sequence),引起了研究者的注意。Mexis与Abca1在不同的组织中具有高度的正相关性,并且敲除Mexis可以显著的抑制Abca1的表达。同时,敲除Mexis的表型与Abca1缺失型一致。

有趣的是,研究者发现敲除Mexis后,Abca1的增强子转录出的eRNA明显降低,而且Mexis通过反式作用影响Abca1的转录。那么,Mexis影响Abca1的具体机制是什么呢?研究者利用RNA pull down的手段,鉴定到与Mexis互作的蛋白DDX17。DDX17可以与Abca1的增强子结合,促进Abca1的转录。DDX17的缺失导致Abca1表达量下降。而敲低Mexis后,DDX17结合Abca1增强子的能力明显变弱。说明Mexis可以通过结合DDX17促进其对Abca1增强子的控制。

该研究首次证明长非编码RNA可以通过揭示了长非编码RNA在心血管疾病中的重要作用,为该类疾病的治疗提供了新的思路。

2.Nature Methods: 鉴定新生RNA的蛋白质互作网络

目前关于RNA结合的蛋白质组,大部分都是基于捕获带ploy(A)尾的RNA即mRNA得到的。然而,还有很多RNA是没有ploy(A)尾的,对于这些RNA结合的蛋白,相关研究非常匮乏。而相关蛋白的解析,将有助于我们了解无ploy(A)尾RNA的功能。

来自中国和美国合作的课题组开发了一种新的解析RNA与蛋白互作的方法——RICK。该方法主要使用到的一种叫EU的化合物。EU是一种尿嘧啶类似物,能够在RNA转录时期代替尿嘧啶(U)渗入正在生成的RNA分子中。研究者首先用EU培养HELA细胞16小时,然后使用UV将RNA分子与蛋白分子交联,并使用点击反应对EU进行生物素化。最后使用偶联链霉亲和素的磁珠提取EU标记的RNA-蛋白复合物。

通过对提取到的RNA分子进行测序,研究者发现该方法成功地分离了不限于poly(A) RNA的种类,说明RICK也可以富集到基于oligo(dT)方法无法捕获的蛋白。通过对比oligo(dT)捕获方法的数据,研究者找到了非poly(A) RNA特异性结合的蛋白,经GO分析发现这些蛋白主要参与有丝分裂,KEGG通路分析前十个最显著富集途径还包括细胞周期等。

研究者在mESCs细胞中也采用RICK法,鉴定了一批与新生RNA结合的蛋白,说明RICK法可应用于多种不同的细胞类型。同时,进一步的研究需要确认这些与非poly(A) RNA结合的蛋白是否在mESCs自我更新和细胞干性中发挥作用。

3.GUT: 最全胰腺导管癌长非编码RNA鉴定及功能研究

胰腺导管癌是一种高转移性,死亡率高的疾病。基因组分析发现了与疾病相关的癌症驱动基因,然而对于长非编码RNA的研究,还有很多空白。

研究者首先下载了TCGA数据库中147例胰腺导管癌病人的转录组数据,然后开发了名为NORI的算法,鉴定了3433个长非编码RNA。有趣的是,研究者发现这些长非编码RNA对疾病的分子亚型有很好的响应,有望成为新的生物标志物。同时,长非编码RNA的拷贝数变化以及单核苷酸多态性也与该病的预后息息相关,说明长非编码RNA参与了疾病的发生发展。

接下来,研究者探索了长非编码RNA LINC00673的功能。LINC00673参与了癌细胞的EMT(表皮细胞间充质转化)过程,与癌细胞的转移相关。利用siRNA的方法敲低LINC00673后,癌细胞的转移能力以及克隆形成能力显著降低,并且与EMT过程相关的蛋白均发生变化。

该研究表明长非编码RNA与胰腺导管癌的发生发展密切相关,并为设计靶向lncRNA的治疗方案提供了重要资源。

二. 环状RNA研究推荐

1.Oncogene: 环状RNA编码的蛋白可抑制恶性胶质瘤生长

环状RNA是一类没有自由5’端和3’端的封闭型RNA分子,稳定性强,且具有组织表达特异性。环状RNA自被大量鉴定以来,一直归为非编码RNA,然而,近几年有研究发现环状RNA也可以编码蛋白质,并且通过编码的蛋白发挥生物学功能。

研究者通过对RNA测序数据的分析,鉴定到一个编码146个氨基酸的环状RNA:circSHPRH. 并将该基因命名为SHPRH-146aa.

接下来,研究者分析了临床样品中SHPRH-146aa的表达水平与预后的关系,发现SHPRH-146aa高表达的病人有更长的生存时间,说明该基因很可能发挥抑制癌细胞生长的功能。体内和体外的实验也证明,过表达SHPRH-146aa确实可以抑制肿瘤细胞的生长能力和克隆形成能力。

由此,研究者证明了SHPRH-146aa有望作为恶性胶质瘤的生物标志物以及治疗靶标。

2.Molecular Cancer: circ-ITCH通过吸附miR-17/miR-224抑制膀胱癌的生长


膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤,了解致病的分子机制将有助于发现新的治疗策略。

环状RNA circ-ITCH是由E3泛素连接酶ITCH的第3个外显子形成的,在肺癌和结直肠癌等癌症中被证明是抑癌基因,然而,它在膀胱癌中的作用是未知的。

研究者通过分析临床数据中circ-ITCH的表达,发现circ-ITCH在膀胱癌中低表达,并且circ-ITCH的低表达与疾病的低生存率相关。细胞实验也证明过表达circ-ITCH可以抑制膀胱癌细胞系的生长和转移能力。

那么,circ-ITCH发挥抑癌基因的机制是什么呢?研究者利用RNA pull down,生物信息学预测和双荧光报告的方法,检测到circ-ITCH可以结合mir-17和miR-224,并通过释放P21和PTEN,从而发挥抑癌基因的作用。

3.Cancer Letter:环状RNA在癌症中的作用综述

 

研究者首先细致地整理了环状RNA的“发家史”。环状RNA的首次鉴定是在19976年,然而,当时认为环状RNA是罕见的现象,是转录的噪声,因此之后并没有得到广泛的关注。直到2013年,人类细胞中有大量的环状RNA被鉴定,并且解析了它们可以作为miRNA吸附海绵发挥功能的方式,一时间得到了广泛的关注,随后,环状RNA的功能,特别是在各类肿瘤中的作用,有大量报道。

环状RNA的作用方式主要有4种:1.吸附miRNAs,调节它们的靶基因的表达。2.与蛋白结合调节基因的转录。3.翻译蛋白。4.进入外泌体发挥功能。

本月总结就到这了,对以上研究感兴趣的小伙伴不妨下载相关文献进行细致的解读。(生物谷Bioon.com)

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