4种模式,道尽lncRNA分子机制研究的典型思路。 lncRNA红火,功能万全,众人皆知。目前,lncRNA相关研究已呈井喷之势,但其功能的某些领域仍是一片蓝海,静待大家去深海寻宝,而这就需要各位学员对lncRNA研究的必备常识储备有一定的积累。 因而,本期《文献精读》就选取了该领域里的一篇里程碑式经典综述,聚焦lncRNA的分子机制,来一展lncRNA的通天彻地之能。 “神”一般的明星分子——lncRNA 小小的lncRNA实际上蕴含着大大的能量,细胞内的很多生物学功能都有它们的身影出没。 通常生物功能越复杂、越多样性,非编码核酸所占的比例越来越高,而它所发挥的生物学作用也就越来越重要。 既然如此,lncRNA从何而来也是必要解答的重要问题。 其实,就其编码容量和表达水平而言,lncRNA都能达到最高值;唯独保守性,lncRNA降为最低,由此可见lncRNA的功能具有多样性和复杂性。 首先,lncRNA可在基因表达的不同阶段、不同层次、不同水平对基因表达进行调控。 lncRNA不仅仅参与了机体正常的生物学功能,同时也涉及了多种疾病的进程;还可以与染色质重构复合体结合,从而改变染色质的结构和转录过程。 其实,《三十六策》的第22策“移花接木”已经提到了lncRNA作用机制的四种模式——signal(信号)、decoy(诱骗)、guide(引导)和scaffold(结构骨架)。而本篇综述也以此分类模式,来分别展示lncRNA的相应分子功能。 研究发现,在不同的刺激条件和信号通路下,一些lncRNA将会被特异性地转录,并会作为信号传导分子参与特殊信号通路的传导。比如lncRNA可以直接结合染色体中邻近位置的DNA调节基因表达,即顺式调控模式(cis-regulation)。 通常可从等位基因特异性、解剖特异性表达、DNA 损伤诱导、多能性与重编程、寒冷诱导、增强子 RNA 为代表的协同活性以及重复检测等方面进行具体的阐释。 这一类lncRNA被转录后,会直接和RNA(ceRNA)/蛋白(转录因子/转录调节子)结合,从而阻断了该分子的作用和信号通路,这其中就包括了DHFR次要启动子、含有端粒重复序列的非编码 RNA(TERRA)、p21 相关非编码 RNA(PANDA)、糖皮质激素受体、miRNA及剪接因子的分子诱饵。 这类lncRNA类似于伴侣分子,与蛋白结合(通常是转录因子)后,可将蛋白复合物定位到特定的DNA序列上,从而调控下游分子的转录。而这种转录调控作用既可以是顺式作用模式,也可以是反式作用机制。 lncRNA还可以起到一个“中心平台”的作用,即多个相关的转录因子都可以结合在这个lncRNA分子上。因而在细胞机体中,当多条信号通路同时被激活,这些下游的效应分子可以结合到同一条lncRNA分子上,实现不同信号通路之间的信息交汇和整合,有利于机体/细胞迅速地对外界信号和刺激产生反馈和调节。 显然,这是属于lncRNA结构学方面的作用,其中也包括了端粒酶RNA、HOTAIR、ANRIL、臂间异染色质和功能整合。 综上,虽然lncRNA的作用模式可以总结为上述四种,但是这四种作用机制和模式是相互关联,而非相互排斥的。千万不要孤立且割裂地看待lncRNA的作用方式,这样会使视野受限,不利于更好地理解lncRNA的机制。 |
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