康涅狄格大學(xué)健康中心的研究人員發(fā)表了題為“Long Noncoding RNAs with snoRNA Ends”的文章，發(fā)現(xiàn)了一類新型長非編碼RNA：sno-lncRNAs，并指出這種長非編碼RNA與一種稱為Prader-Willi綜合征的罕見疾病密切相關(guān)。這一研究成果公布在Molecular Cell雜志上。

    文章的通訊作者是生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所的陳玲玲研究員，以及康涅狄格大學(xué)Gordon G. Carmichael，其中陳玲玲研究員主要從事RNA編輯和長非編碼RNA對基因表達(dá)調(diào)控和干細(xì)胞命運(yùn)決定的分子機(jī)制研究?，F(xiàn)任上海生命科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員，研究組長。

    人類基因組測序計劃和近期公布的ENCODE重大項目研究成果，都表明人類基因組中大部分序列為非編碼RNA（ncRNA）。這些ncRNA除了包括人們所熟知的‘housekeeping’非編碼RNA（tRNAs, rRNAs和snRNAs等）、小非編碼RNA（miRNAs和piRNAs等），更多的是長非編碼RNA（lncRNA，>200 nt）。最近幾年來的研究表明lncRNAs廣泛參與一系列細(xì)胞的重要功能調(diào)控，包括細(xì)胞核亞結(jié)構(gòu)的形成、基因表達(dá)的遺傳與表觀遺傳調(diào)控等。

    在這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一類新型長非編碼RNA：sno-lncRNAs，這是一類細(xì)胞核富集，內(nèi)含子衍生長非編碼RNA（lncRNAs），序列兩端均是由snoRNA機(jī)器加工而成的。

    snoRNA，也就是核仁小分子RNA（small nucleolar RNA），是一類小分子非編碼RNA，且多富集于核仁，代謝穩(wěn)定。典型的snoRNA大小約為60 -400 nt，可以與特定蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖核蛋白體（ribonucleoprotein paricles, snoRNP），在核糖體RNA前體的剪接加工和轉(zhuǎn)錄后修飾過程中起重要作用。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，在核酸外切修飾過程中，snoRNAs之間的序列并不會被降解，因此導(dǎo)致兩側(cè)為snoRNA基因序列的lncRNAs的積累，而這些序列沒有5‘帽子結(jié)構(gòu)和3'poly（A）尾 。

    這樣的RNAs在細(xì)胞和組織內(nèi)廣泛表達(dá)，能通過 box C/D 或 box H/ACA snoRNAs生成，更重要的是，患有Prader-Willi綜合征（PWS）病人體內(nèi)，會特異性缺失基因組中編碼sno-lncRNAs （15q11-q13） 富集區(qū)域，PWS患者的sno-lncRNAs區(qū)域沒有定位在核仁，或者Cajal體中，而是積累在其合成的位置附近。

    研究人員發(fā)現(xiàn)PWS緊密關(guān)聯(lián)區(qū)域存在五個sno-lncRNAs，它們在人源胚胎干細(xì)胞中表達(dá)量極高，且異常穩(wěn)定。功能研究表明，這些sno-lncRNAs加工成熟后均聚集于其轉(zhuǎn)錄位點附近，形成一種全新的細(xì)胞核亞定位；它們同時還含有多個剪接調(diào)控因子Fox2蛋白的特異結(jié)合位點，從而可以像“海綿”一樣吸附細(xì)胞核內(nèi)的Fox2，調(diào)節(jié)Fox2在細(xì)胞核內(nèi)的局部濃度，進(jìn)而影響Fox2對特異mRNA底物的選擇性剪接調(diào)控。

    幾乎所有哺乳動物細(xì)胞的基因都由外顯子和內(nèi)含子組成。一般認(rèn)為，外顯子片段通過轉(zhuǎn)錄剪接成為具有功能的RNA，而內(nèi)含子序列在剪接后被核酸酶快速降解，因此沒有生物學(xué)功能。這項最新研究成果證實了內(nèi)含子來源的非編碼RNA序列既可以在剪接后穩(wěn)定存在，又可以在細(xì)胞中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

    Prader-Willi綜合征，又稱為Prader-Labhar-Willi綜合征、愉快木偶綜合征、隱睪-侏儒-肥胖-智力低下綜合征、肌張力減退-智力減退-性腺功能減退與肥胖綜合征。該病癥1965年由Prader等首次報道，至今已報道的病例有數(shù)百例。主要病癥包括嬰幼兒期嚴(yán)重肌無力致喂養(yǎng)困難，外觀上雙額間距狹窄，杏仁形眼裂，上唇薄，嘴角向下等。

    PWS綜合癥的病理機(jī)制至今不詳，而這些sno-lncRNAs在PWS綜合癥病人中完全缺失，從而提示這些新的RNA分子可能與PWS綜合癥的病理發(fā)生相關(guān)。因此這項研究也為進(jìn)一步了解PWS綜合癥的病理機(jī)制提供了新的研究思路。

    陳玲玲研究組主要研究哺乳動物細(xì)胞中l(wèi)ncRNAs的功能調(diào)控，并著重研究其與細(xì)胞核亞結(jié)構(gòu)的形成和對人源胚胎干細(xì)胞（hESCs）的命運(yùn)決定的調(diào)控。他們曾在國際上最早報道lncRNA的功能和hESCs的命運(yùn)決定密切相關(guān)等基礎(chǔ)上，近來利用國際前沿高通量測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)了一系列干細(xì)胞特有的或全新的lncRNAs。

    研究組計劃利用分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)的手段，以hESCs的多功能潛能性維持和分化為模型，研究這些lncRNAs的產(chǎn)生、功能調(diào)控及其在干細(xì)胞命運(yùn)決定中的作用。研究獲得成果，不僅能夠豐富我們對lncRNAs在哺乳細(xì)胞基因組功能和機(jī)制的認(rèn)識，也為hESCs的多功能性維持和命運(yùn)改變提供一個全新水平的調(diào)控。（張迪）