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中科院研究發現一類新型長非編碼RNA

來源:科學網 www.sciencenet.cn 作者:黃辛 2016-10-29
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摘要: 10月28日,國際著名學術期刊Molecular Cell在線發表了中科院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組關于長非編碼RNA的最新進展。該研究發現一類新型長非編碼RNA,其或與小胖威利綜合癥的發生發展密切相關。 眾所周知,人類基因組中存在大量被稱為基因組暗物質的非編碼序列,包括基因間非編碼序列、......


 

10月28日,國際著名學術期刊Molecular Cell在線發表了中科院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組關于長非編碼RNA的最新進展。該研究發現一類新型長非編碼RNA,其或與小胖威利綜合癥的發生發展密切相關。

眾所周知,人類基因組中存在大量被稱為基因組“暗物質”的非編碼序列,包括基因間非編碼序列、內含子非編碼序列等。隨著研究的深入,這些曾因用處不明而一度被視為人體“垃圾基因”的序列正逐漸“正名”,越來越多的非編碼序列功能被科學家發掘。

據介紹,陳玲玲研究組本次發現的是基因內非編碼序列轉錄產生的一類新型線形長非編碼RNA,并將其命名為SPA。研究人員注意到其中兩條SPAs來源的區域僅在父系來源的染色體表達,且該區域在幾乎所有的小胖威利綜合癥(Prader-Willi Syndrome,PWS)患者中完全缺失或不被轉錄。值得一提的是,2012年陳玲玲研究組發現的另一被命名為sno-lncRNAs的長非編碼RNA同樣位于該區域。

功能研究表明,SPAs與sno-lncRNAs在每一個正常的人源胚胎干細胞(hESC)和正常人來源的誘導多功能干細胞(iPSC)內均形成一個1 ~2 個立方微米的細胞核內積聚小體(如右圖)。在此核積聚小體內,SPAs與sno-lncRNAs結合了大量的可變剪接調控蛋白。在hESCs中將父系來源的染色體包含SPAs與sno-lncRNAs的區域敲除,制備PWS疾病的人源胚胎干細胞模型后分析發現,這些PWS關鍵區域長非編碼RNA的缺失影響了神經系統發育相關基因可變剪接,錯誤的剪接會導致神經系統發育異常乃至疾病的發生。

PWS綜合癥是一類基因疾病,該疾病病理機制至今不詳,臨床表現主要有神經系統發育異常、激素分泌失衡、肥胖、智力低下等(如左圖)。PWS病人中15號染色體q11-q13區域基因表達缺失,最小核心缺失區域為108 kb(如中圖)。SPAs、sno-lncRNAs在正常人的體內大量存在,而在小胖威利綜合征病人的體內是缺失的,這可以成為臨床上產前發現診斷疾病潛在的標志物。這項研究也為及時干預疾病的發生提供了可能,但解析小胖威利綜合征詳盡的致病機理還需要基礎研究與臨床研究大量的投入。

據悉,該項研究在陳玲玲研究員的指導下,主要由生化與細胞所博士研究生吳煌,博士后殷慶飛,計算生物學所博士研究生羅政共同完成,同時該研究還得到計算生物學所楊力研究員的大力支持。該課題得到了國家科技部和基金委的經費支持。


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