4種模式,道盡lncRNA分子機(jī)制研究的典型思路。
lncRNA紅火,功能萬(wàn)全,眾人皆知。目前,lncRNA相關(guān)研究已呈井噴之勢(shì),但其功能的某些領(lǐng)域仍是一片藍(lán)海,靜待大家去深海尋寶,而這就需要各位學(xué)員對(duì)lncRNA研究的必備常識(shí)儲(chǔ)備有一定的積累。
因而,本期《文獻(xiàn)精讀》就選取了該領(lǐng)域里的一篇里程碑式經(jīng)典綜述,聚焦lncRNA的分子機(jī)制,來(lái)一展lncRNA的通天徹地之能。
“神”一般的明星分子——lncRNA
小小的lncRNA實(shí)際上蘊(yùn)含著大大的能量,細(xì)胞內(nèi)的很多生物學(xué)功能都有它們的身影出沒(méi)。
通常生物功能越復(fù)雜、越多樣性,非編碼核酸所占的比例越來(lái)越高,而它所發(fā)揮的生物學(xué)作用也就越來(lái)越重要。
既然如此,lncRNA從何而來(lái)也是必要解答的重要問(wèn)題。
其實(shí),就其編碼容量和表達(dá)水平而言,lncRNA都能達(dá)到最高值;唯獨(dú)保守性,lncRNA降為最低,由此可見(jiàn)lncRNA的功能具有多樣性和復(fù)雜性。
首先,lncRNA可在基因表達(dá)的不同階段、不同層次、不同水平對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。
lncRNA不僅僅參與了機(jī)體正常的生物學(xué)功能,同時(shí)也涉及了多種疾病的進(jìn)程;還可以與染色質(zhì)重構(gòu)復(fù)合體結(jié)合,從而改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄過(guò)程。
其實(shí),《三十六策》的第22策“移花接木”已經(jīng)提到了lncRNA作用機(jī)制的四種模式——signal(信號(hào))、decoy(誘騙)、guide(引導(dǎo))和scaffold(結(jié)構(gòu)骨架)。而本篇綜述也以此分類模式,來(lái)分別展示lncRNA的相應(yīng)分子功能。
研究發(fā)現(xiàn),在不同的刺激條件和信號(hào)通路下,一些lncRNA將會(huì)被特異性地轉(zhuǎn)錄,并會(huì)作為信號(hào)傳導(dǎo)分子參與特殊信號(hào)通路的傳導(dǎo)。比如lncRNA可以直接結(jié)合染色體中鄰近位置的DNA調(diào)節(jié)基因表達(dá),即順式調(diào)控模式(cis-regulation)。
通常可從等位基因特異性、解剖特異性表達(dá)、DNA 損傷誘導(dǎo)、多能性與重編程、寒冷誘導(dǎo)、增強(qiáng)子 RNA 為代表的協(xié)同活性以及重復(fù)檢測(cè)等方面進(jìn)行具體的闡釋。
這一類lncRNA被轉(zhuǎn)錄后,會(huì)直接和RNA(ceRNA)/蛋白(轉(zhuǎn)錄因子/轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子)結(jié)合,從而阻斷了該分子的作用和信號(hào)通路,這其中就包括了DHFR次要啟動(dòng)子、含有端粒重復(fù)序列的非編碼 RNA(TERRA)、p21 相關(guān)非編碼 RNA(PANDA)、糖皮質(zhì)激素受體、miRNA及剪接因子的分子誘餌。
這類lncRNA類似于伴侶分子,與蛋白結(jié)合(通常是轉(zhuǎn)錄因子)后,可將蛋白復(fù)合物定位到特定的DNA序列上,從而調(diào)控下游分子的轉(zhuǎn)錄。而這種轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用既可以是順式作用模式,也可以是反式作用機(jī)制。
lncRNA還可以起到一個(gè)“中心平臺(tái)”的作用,即多個(gè)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子都可以結(jié)合在這個(gè)lncRNA分子上。因而在細(xì)胞機(jī)體中,當(dāng)多條信號(hào)通路同時(shí)被激活,這些下游的效應(yīng)分子可以結(jié)合到同一條lncRNA分子上,實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)通路之間的信息交匯和整合,有利于機(jī)體/細(xì)胞迅速地對(duì)外界信號(hào)和刺激產(chǎn)生反饋和調(diào)節(jié)。
顯然,這是屬于lncRNA結(jié)構(gòu)學(xué)方面的作用,其中也包括了端粒酶RNA、HOTAIR、ANRIL、臂間異染色質(zhì)和功能整合。
綜上,雖然lncRNA的作用模式可以總結(jié)為上述四種,但是這四種作用機(jī)制和模式是相互關(guān)聯(lián),而非相互排斥的。千萬(wàn)不要孤立且割裂地看待lncRNA的作用方式,這樣會(huì)使視野受限,不利于更好地理解lncRNA的機(jī)制。
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