非編碼RNA的研究進展

李思良+李思賢

摘 要：科學家們對于RNA的最初研究主要集中在RNA于遺傳的“中心法則”中所處的地位，即RNA在DNA和蛋白質之間起到的樞紐作用，RNA將來自于DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質，完成遺傳信息的轉錄和翻譯。隨著研究的不斷深入，不僅證實了非編碼RNAs的存在，而且還發現非編碼RNAs在多個細胞功能中發揮重要的作用，并且部分非編碼RNAs與腫瘤的發生和發展存在密不可分的關系，本文主要針對lncRNA和circRNA的研究進展展開簡要綜述。

關鍵詞：非編碼RNA；lncRNA；circRNA；腫瘤

中圖分類號：R730.54 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0239-01

轉錄組RNA主要分為兩大部分，一是具有編碼蛋白功能的mRNA，另一類則是非編碼RNA。科學家對于RNA的最初研究主要是集中在RNA在遺傳信息的轉錄和翻譯中所起到的作用，而近十幾年來，科學家發現除了具有編碼功能的RNA外，還存在非編碼RNA，他們在基因表達調控領域中發揮著不可想象的作用，并且設計多方面的生命互動，比如參與生物的個體發育、參與生物體的組織分化過程、調控細胞的增殖和凋亡功能，還與多種癌癥的發生及發展中也起到一定的作用，因此對非編碼RNA展開研究，將非編碼RNA分為兩大類：具有調節功能的RNAs和管家RNAs，其中具有調節功能的RNAs又包括miRNA、siRNA、piRNA、lncRNA和circRNA幾類，管家RNAs又由tRNA、rRNA和snRNA組成（圖1）。

1 lncRNA的相關研究進展

1.1 lncRNA的特點

lncRNA（long non-coding RNA，長鏈非編碼RNA），是一類不編碼蛋白的RNA分子，其轉錄本的長度>200nt，有一部分lncRNA只存在于細胞核內，lncRNA有多種類型的轉錄本，與mRNA有類似的分子結構[1]。lncRNA的表達具有組織、細胞特異性和時空特異性，研究表明，lncRNA有時也轉錄成編碼基因的反義轉錄本，他們參與了重要的調控功能，同時也與疾病的發生和發展有密不可分的關系[2-4]。

1.2 lncRNA的研究策略

首先通過測序方案進行lncRNA的測序：提取總RNA后，通過核糖體去除法將核糖體RNA進行去除，然后構建鏈特異性文庫并通過對測序數據進行分析來完成lncRNA的測序。對測序數據進行分析處理后，篩選得到具有表達差異的lncRNA和mRNA，然后進行lncRNA-mRNA共表達分析，構建lncRNA-mRNA共表達分析網絡，并通過生物信息學的軟件進行lncRNA的功能預測，功能預測可以從兩個方面進行開展，一是lncRNA-轉錄因子-靶基因三者之間的關系及網絡分析，看對轉錄調控起到的作用，二是lncRNA-miRNA-mRNA三者聯合分析，從ceRNA（competing endogenous RNAs，內源競爭RNA）的調控機制展開分析。

1.3 lncRNA與腫瘤相關研究進展

多項研究表明，lncRNA與腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲、凋亡及腫瘤患者的預后。王帆等對lncRNA UCA1對卵巢癌細胞的侵襲和遷移的影響展開研究，他們發現UCA1在人卵巢癌細胞SKOV3中，相對于正常的卵巢上皮細胞高表達，在SKOV3細胞中過表達UCA1后，通過millicell小室檢測癌細胞的遷移和侵襲能力，發現過表達UCA1能促進SKOV3細胞的遷移和侵襲，且MMP2及MMP9蛋白表達水平顯著增加，推測UCA1可能通過上調MMP2、MMP9的表達而促進卵巢癌細胞的遷移和侵襲的能力。杜曉琴等發現在卵巢癌組織中高表達的另一LncRNA KCNQ1OT1，且KCNQ1OT1高表達的卵巢癌患者的總生存期要短于KCNQ1OT1表達量相對較低的患者。在卵巢癌細胞中過表達KCNQ1OT1可以促進卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲，而KCNQ1OT1下調則抑制卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲。

2 circRNA的相關研究進展

2.1 circRNA的特點

circRNA （circular RNA，環狀RNA），在真核轉錄組中大量存在，因其具有閉合環狀結構，主要通過環化位點兩邊的長內含子序列及互補重復介導成環機制，因此是與傳統線性RNA不同的一類新型RNA。circRNA具有高表達性且具有組織特異性，circRNA在不同的組織中表達情況是不同的，circRNA的保守性較高，miRNA還可以與部分circRNA結合并相互作用。

2.2 circRNA的研究策略

根據測序結果進行數據處理，篩選出有表達差異的circRNA，其中有差異表達的circRNA可以通過qRT-PCR檢測作為一種生物標記物；另一方面，這些有差異表達的circRNA還可以通過生物信息學軟件進行功能預測，功能分析可以從兩部分開展，一是從轉錄調控的角度進行轉錄調控機制研究或生物學功能研究，二是將circRNA與miRNA進行互作分析，看circRNA是否擔任ceRNA的角色。

2.3 circRNA與疾病的相關研究

circRNA被HL Sanger等首次發現，并于1976年在PNAS發表，2012年，Julia Salzman等在PLOS ONE上發表了一篇關于circRNA的文章，指出circRNA是在多種細胞類型中人類數百種基因的重要轉錄亞型，自此之后，便有成百上千篇circRNA的相關研究出現。田等分別在腦、心臟、結腸、肺、肝臟和胃6種正常組織和結腸癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌、胃癌、腎癌7種癌癥組織內鑒定到約30000種circRNA，并且報道了一種外顯子來源的環狀RNA circHIPK3，circHIPK3的表達水平顯著高于線性HIPK3，且獨立的通過miRNA發揮抑制細胞增殖的功能。陳等通過對6例肺腺癌患者的癌組織和癌旁組織進行測序，篩選出于肺腺癌相關的circRNA，并且將這些circRNA在基因調控上的作用展開研究，最終將circRNA hsacirc0000576確立為肺腺癌相關的靶circRNA，為肺腺癌的靶向治療以及生物標志物的開發奠定了基礎。

3 討論

lncRNA和circ RNA是兩類廣泛存在于生物體內的功能性RNA分子，且都與腫瘤的發生或發展有一定的關系，lncRNA和circ RNA還可以作為一種鑒定腫瘤的生物標志物，與人類疾病有密切關系。關于lncRNA和circ RNA的相關數據庫也在不斷更新和完善，相信隨著時間的推移和科學家們的探究，lncRNA和circ RNA與人類疾病的相關研究將會更加推進一步。

參考文獻

[1]王婷梅，曲麗娜，李瑩輝.LncRNA的結構、功能及其與疾病的關系[J].中國生物化學與分子生物學報，2015，31（07）：659-666.

[2]原佳沛，張浩文，魯志.新型長鏈非編碼RNA（lncRNA）的生物信息學研究進展[J].生物化學與生物物理進展，2013，40（07）：634-640.

[3]馬英博，張小東，楊照國，楊良，李航宇. lncRNA調控腫瘤能量代謝機制的研究進展[J].中國普外基礎與臨床雜志，2017，24（03）：381-385.

[4]劉輝，陳廣潔.lncRNA與自身免疫病關系的研究進展[J].現代免疫學，2016，36（06）：512-515.endprint