深圳子科生物報道：長期以來，人們一直認為DNA儲存遺傳信息，蛋白質(zhì)是生命活動的執(zhí)行者，而RNA僅僅是將遺傳信息從DNA傳遞給蛋白質(zhì)的中間分子。但是，隨著人類基因組計劃的完成，科學(xué)家們驚訝的發(fā)現(xiàn)，可以編碼蛋白質(zhì)的基因只有25000個左右，僅占基因組序列的2%，而98%基因組序列都是非蛋白編碼區(qū)，包含DNA復(fù)制和基因表達調(diào)控元件以及大量的非編碼RNA基因（指一類以非編碼RNA為終產(chǎn)物的基因）。非編碼RNA因為沒有經(jīng)典的蛋白開放閱讀框（ORF），在基因組中難以被識別和鑒定，被稱為基因組的“暗物質(zhì)”，小部分被鑒定到的非編碼RNA也被認為是轉(zhuǎn)錄的噪聲，不具有生物學(xué)功能。

2003年，由美國牽頭啟動的“人類DNA元件百科全書計劃”（ENCODE）顯示，大約80%的人類基因組序列可以被轉(zhuǎn)錄，隨后，不同種類，功能各異的非編碼RNA被相繼鑒定出來，人們驚訝的發(fā)現(xiàn)：非編碼RNA的數(shù)目遠遠大于蛋白編碼基因的數(shù)目，它們絕不是轉(zhuǎn)錄中的噪聲和垃圾。

那么，人類為什么會有數(shù)量如此龐大的非編碼RNA基因呢？這些非編碼RNA在生命活動中又扮演了怎樣的角色，發(fā)揮了什么功能呢？除了早期已知的rRNA， tRNA， snRNA和snoRNA之外， 近年來研究比較熱門的小非編碼RNA(sncRNA)、長非編碼RNA(lncRNA)和環(huán)狀RNA(circRNA)等都得到了大規(guī)模的鑒定. 在sncRNA中， 研究較為透徹的包括microRNA， siRNA和與Piwi蛋白互作的RNA (piRNA)三大類。這些非編碼RNA雖然不編碼蛋白，但是卻以RNA的形式參與了多種細胞活動，包括基因的激活和沉默，RNA的剪接、修飾和編輯，蛋白質(zhì)的翻譯等（下圖），而非編碼RNA在疾病，特別是在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)化過程中的作用，一直是該研究領(lǐng)域的重點和熱點。

我國的非編碼RNA研究開展時間較早，建立了良好的基礎(chǔ)和體系，近年來也有一系列成果登上學(xué)術(shù)界*期刊，走在了非編碼RNA研究的前列，也涌現(xiàn)了一批RNA研究的學(xué)術(shù)帶頭人。四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的宋旭教授和第二軍醫(yī)大學(xué)的孫樹汗教授都是非編碼RNA與腫瘤研究領(lǐng)域的人物。下面，小編就通過梳理以上兩位教授的研究，為大家闡述非編碼RNA是如何促進疾病發(fā)生的。

宋旭博士（上圖）是四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、 “ 蛋白質(zhì)機器與生命過程調(diào)控”國家重點研發(fā)計劃科學(xué)家、四川省遺傳學(xué)會理事長、中國遺傳學(xué)會常務(wù)理事。宋旭博士1999年在美國耶魯大學(xué)做博士后，之后升任Associate Research Scientist，Research Assistant Professor，2006年回國后，在四川大學(xué)任職，一直致力于研究長非編碼RNA與蛋白質(zhì)的相互作用，以及該相互作用在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的意義。其中于2004年發(fā)現(xiàn)哺乳動物逆轉(zhuǎn)座子非編碼RNA具有基因調(diào)控作用，提出了逆轉(zhuǎn)座子非編碼RNA通過與蛋白質(zhì)相互作用發(fā)揮功能的機制，這也是長非編碼RNA-蛋白質(zhì)相互作用參與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程的zui早報道。近年來，自主建立了篩選與目標(biāo)蛋白質(zhì)相互作用的長非編碼RNA的技術(shù)平臺（RNA—SELEX-seq），為長非編碼RNA篩選及功能研究提供了重要技術(shù)手段；發(fā)現(xiàn)多種長非編碼RNA可通過與蛋白質(zhì)相互作用調(diào)控多個靶基因從而參與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程。

孫樹漢博士（上圖），第二軍醫(yī)大學(xué)遺傳學(xué)國家重點學(xué)科、基礎(chǔ)部醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教研室主任，全軍醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)重點實驗室主任、遺傳研究所所長。孫樹漢博士長期致力于肝臟病理生理的研究，已在cancer cell，Hepatology和Nature Cell Biology等期刊發(fā)表論文多篇。

孫樹漢教授的成果刊登在了Nature Cell Biology上，題為“The MBNL3 splicing factor promotes hepatocellular carcinoma by increasing PXN expression through the alternative splicing of lncRNA-PXN-AS1”。

可變剪接作為一種轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的機制，可以使同一個基因產(chǎn)生不同的mRNA和蛋白質(zhì)，在腫瘤的增殖，凋亡，轉(zhuǎn)移和耐藥等多個方面均發(fā)揮了重要作用。雖然癌癥中發(fā)生可變剪接的mRNA很多，但是長非編碼RNA在可變剪接中是否發(fā)揮作用，還是未知的。孫教授以致死性強，惡性程度高的肝癌為模型，研究剪接因子MBNL1在其中的作用。

早期的研究發(fā)現(xiàn)MBNL1在肝癌中顯著高表達，通過體內(nèi)體外的表型實驗，研究者發(fā)現(xiàn)敲低MBNL1幾乎可以消滅腫瘤細胞。（下圖）

通過RNA測序的方法，研究者找到了一系列在敲低MBNL3后低表達的基因，通過GO聚類分析，發(fā)現(xiàn)調(diào)控細胞增殖的基因下降zui明顯，這和敲低MBNL3的表型是一致的。同時，研究者鑒定了一系列在敲低MBNL3后發(fā)生可變剪接的長非編碼RNA，其中包括lncRNA-PXN-AS1。lncRNA-PXN-AS1是基因PXN的反義鏈長非編碼RNA，且其第4外顯子與PXN的3‘UTR互補。在敲低MBNL3后，lncRNA-PXN-AS1的第4外顯子被剪切掉，成熟的lncRNA-PXN-AS1不包含第4外顯子。（下圖）

那么，lncRNA-PXN-AS1第4外顯子的去留，對該長非編碼RNA的功能有什么影響呢？要知道，大量的測序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)反義非編碼RNA與其臨近基因有明顯的共表達趨勢，所以對于反義長非編碼RNA的研究，大多集中在in cis的調(diào)控方式上。而孫老師在此提出了一個全新的理論——反義長非編碼RNA可在細胞質(zhì)中影響原臨近基因的mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率。

在干擾MBNL3后，缺少第4外顯子的lncRNA-PXN-AS1（命名為PXN-AS1-S）與PXN mRNA的CDS區(qū)結(jié)合，阻礙翻譯延伸因子，使其從mRNA上脫落，進而抑制了PXN基因的翻譯。而在MBNL3存在的情況下，lncRNA-PXN-AS1的第4個外顯子得以保留（命名為PXN-AS1-L），并通過與PXN的3‘UTR的堿基互補配對結(jié)合，阻礙mir-24于PXN 3‘UTR的結(jié)合，從而促進PXN mRNA的穩(wěn)定性和翻譯。（下圖）

那么，lncRNA-PXN-AS1的第4外顯子的去留，是否能決定細胞的命運呢？研究者通過表型實驗，發(fā)現(xiàn)PXN-AS1-S（無第4外顯子）可以促進腫瘤細胞的生長，而PXN-AS1-L（有第4外顯子）可以抑制腫瘤細胞的生長。（下圖）