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2021年度国自然医学部国自32大科研热点的中标数统计如下：
长链非编码RNA(lncRNA)：一类长度大于200nt的RNA分子，最初被认为是基因组转录的“噪音”，是RNA聚合酶II转录副产物，没有生物学功能；后来发现虽然它们不编码蛋白，却以RNA形式在多种层次（表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等）调控基因表达。 lncRNA的调控功能：对于哺乳动物，约有4%~9%的基因组序列产生的转录本是lncRNA，蛋白编码RNA的比例为1%。近年来的研究数据表明，lncRNA参与了X染色体沉默、基因组印记以及染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要调控过程；lncRNA的调控作用引起了人们的广泛的关注，目前绝大部分lncRNA的功能仍未知。 lncRNA的类型：根据lncRNA在基因组上的位置，可分为5类：1. sense, 2. antisense, 3. bidirectional, 4. intronic, 5. intergenic。 lncRNA的类型 lncRNA的作用机制：1.表观遗传学调控机制：①lncRNA 招募染色质重构复合体到特定位点，介导相关基因的表达沉默；2.转录调控机制：① lncRNA转录干扰临近基因表达；②lncRNA封阻启动子区域干扰基因表达；③lncRNA与RNA结合蛋白作用，将其定位到基因启动子区调控基因表达。④lncRNA可调节转录因子活性；⑤lncRNA也可通过调节基本转录因子来调控基因表达；3. 转录后调控机制：①lncRNA在转录后水平与mRNA形成双链调控基因表达。 lncRNA的作用机制 lncRNA与疾病：大量研究表明，在肿瘤细胞中lncRNA表达水平发生改变，可被作为癌症诊断的标志物及潜在药物靶点。此外，还发现了许多与神经系统疾病及其他疾病相关的lncRNAs。 今天带来的文献来自南京医科大学附属肿瘤医院于2021年5月1日发表在Molecular Therapy - Nucleic Acids（IF=8.886）上题为“lncRNA GAS6-AS1 inhibits progression and glucose metabolismreprogramming in LUAD via repressing E2F1-mediated transcription of GLUT1”的文章，即lncRNA GAS6-AS1通过抑制E2F1介导的GLUT1转录抑制LUAD中的进展和葡萄糖代谢重编程。 实体瘤的快速增殖和生长导致能量供应不足和氧气缺乏。葡萄糖是支持肿瘤生长的主要能量来源，也可以为生物合成反应提供碳源。癌细胞表现出葡萄糖代谢的显著异常，尽管是有氧状态，但仍表现出糖酵解被激活，也被称为“Warburg 效应”。葡萄糖代谢重编程被认为是癌症的标志，并且增强的糖酵解作用已被证明支持癌细胞的存活和生长。长非编码 RNA (lncRNA) 在肺腺癌 (LUAD) 中葡萄糖代谢的功能和调节机制不完全清楚。作者的结果将 GAS6-AS1 鉴定为 LUAD 中的新型肿瘤抑制因子，并揭示了其重新编程葡萄糖代谢的潜在分子机制。 分子机制图 1. GAS6-AS1 抑制 LUAD 中的肿瘤进展 qRT-PCR证实过表达的质粒有效地操纵了 A549 和 PC9 细胞中 GAS6-AS1 的表达（图 1A）。CCK8和EdU染色结果表明GAS6-AS1的过表达显着减弱了细胞增殖能力（图1B-1E）。Transwell和Matrigel实验表明GAS6-AS1的异位表达抑制了A549细胞和PC9细胞的迁移和侵袭（图1F和1G）。而GAS6-AS1 的敲低促进了 A549 和 PC9 细胞的增殖、迁移和侵袭。异种移植肿瘤模型（图 1H）显示，GAS6-AS1转染组的肿瘤生长缓慢，体积更小，重量更轻（图1I-1J）。这些结果表明，GAS6-AS1 在体外和体内都在LUAD 中发挥了肿瘤抑制作用。 图1 2. GAS6-AS1使LUAD 细胞中的葡萄糖代谢重编程受损 Gene_Ontology富集分析表明与GAS6-AS1高度共表达的基因可能参与了“转录调控、DNA 模板化”和“羧酸代谢过程”的生物学过程（图 2A）以及“蛋白质结合”和“羧基裂解酶活性”（图 2B）的分子功能。研究显示，GAS6-AS1 的异位表达抑制了 A549 和 PC9 细胞的葡萄糖消耗（图 2C），并且在 GAS6-AS1 过表达后，LUAD 细胞中乳酸和丙酮酸的产生减少（图 2D-E）。海马分析显示 A549 和PC9 细胞通过异位表达 GAS6-AS1 降低细胞外酸化率(ECAR)（图 2F-G）。此外，GAS6-AS1 的敲低促进了葡萄糖消耗和乳酸和丙酮酸的产生，并增加了 A549 和 PC9 细胞的 ECAR。这些结果表明，GAS6-AS1 可能会损害 LUAD 细胞的葡萄糖代谢重编程。 图2 3. GAS6-AS1 通过调节葡萄糖转运蛋白 GLUT1的表达发挥肿瘤抑制作用 癌细胞的葡萄糖代谢重编程由许多特定的酶驱动（图 3A）。RT-PCR 和蛋白质印迹结果显示，过表达 GAS6-AS1 后，GLUT1（也称为 SLC2A1）的 mRNA 和蛋白质水平显着下调（图 3B 和 3C）。CCK8、Transwell 和 Matrigel 测定显示 GLUT1 的异位表达恢复了 GAS6-AS1 对增殖、迁移和侵袭的抑制作用（图 3D-3F）。通过检测葡萄糖消耗、乳酸产生、丙酮酸产生和 ECAR显示，GLUT1 的异位表达恢复了 GAS6-AS1 对 A549 细胞葡萄糖代谢重编程的抑制作用（图 3G-3J）。这些结果表明，增加GLUT1的表达可以使GAS6-AS1介导的对肿瘤抑制和葡萄糖代谢重编程的影响失调。 图3 4. GAS6-AS1 与 E2F1 相互作用 核质分离试验表明 GAS6-AS1 主要位于细胞核中（图 4A）。之前的分析表明 GAS6-AS1 可能参与了“转录调控，DNA 模板化”的生物过程（图 2A）。通过对泛癌中的 LncRNA Modulator Atlas (LncMAP)数据集的搜索，一组转录因子预测与 GAS6-AS1 相互作用（图 4B）。怀疑 lncRNA GAS6-AS1 可能通过与转录因子 E2F1 相互作用来调节 GLUT1 的表达。RIP结果表明 E2F1 募集了GAS6-AS1 的 RNA 片段（图 4C）。蛋白质印迹分析显示 E2F1 蛋白特异性结合 GAS6-AS1 的有义序列，但不结合反义对照（图 4D-E）。在 GAS6-AS1 过表达后，E2F1 的 mRNA 和蛋白质表达没有改变（图 4F-G）。此外，catRAPID工具分析显示E2F1可能与GAS6-AS1的核苷酸 526-728区域结合（图 4I）。在线数据库 AnnoLnc 中预测了 GAS6-AS1 的二级结构（图 4J）。RNA pulldown验证GAS6-AS1含有526-728 nt的核苷酸片段可以与 E2F1 的相互作用（图 4L）。这些数据表明，GAS6-AS1 与转录因子 E2F1 特异性结合。 图4 5. GAS6-AS1 抑制 E2F1 介导的 GLUT1 转录 由野生型 (WT) 或突变型 (mut) GLUT1 启动子组成的荧光素酶载体转染到 A549 细胞中（图 5A）。GAS6-AS1抑制了 E2F1 诱导的荧光素酶活性的增加（图 5B）。ChIP结果表明 E2F1 与GLUT1 启动子结合，并且这种相互作用被 GAS6-AS1 抑制（图 5C）。E2F1 的强制表达显着上调GLUT1 的 mRNA 和蛋白质水平，可以通过GAS6-AS1 恢复（图 5D-E）。这些结果表明，E2F1 直接与 GLUT1 的启动子区域结合以激活其转录，而GAS6-AS1 可以抑制该过程。搜索 GEPIA 数据集发现 E2F1 的表达与 LUAD 中的GLUT1 呈正相关，而 GAS6-AS1 与 GLUT1 呈负相关（图 5F-G）。 图5 6. GAS6-AS1 在 LUAD 中具有临床相关性 搜索了CCLE数据库，结果显示NSCLC细胞（Lung_NSC）中GAS6-AS1的表达处于相对较低的水平（图6A）。对 80 个配对的 LUAD 组织和邻近的正常组织进行了 qRT-PCR 检测，发现 GAS6-AS1 在 LUAD 组织中的表达显着低（图 6B）。晚期 T 期（T2-T4）患者的GAS6-AS1 表达低于早期 T 期（T1）患者（图 6C）。根据中位 GAS6-AS1 水平将 80 个 LUAD 样本分为GAS6-AS1 低表达组（40 例）和高表达组（40 例），以研究 GAS6-AS1 在 LUAD 中的临床意义，结果表明 GAS6-AS1 的表达与肿瘤大小、淋巴结转移、癌症远处转移和 LUAD 组织的 TNM 分期相关（图6D）。qRT-PCR发现与正常人支气管上皮 (HBE) 细胞相比，GAS6-AS1 在 4 个 LUAD 细胞系中低表达（图 6E）。GEPIA 数据集分析显示GAS6-AS1在LUAD组织中低表达（图6F），LUAD中GAS6-AS1的表达与患者肿瘤分期（图6G）、总生存期（图6H）和无病生存期（图6I）相关。这些结果表明，GAS6-AS1 在 LUAD 组织中下调，并与肿瘤分期和患者的存活率相关。
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