4種模式,道盡lncRNA分子機制研究的典型思路。
lncRNA紅火,功能萬全,眾人皆知。目前,lncRNA相關研究已呈井噴之勢,但其功能的某些領域仍是一片藍海,靜待大家去深海尋寶,而這就需要各位學員對lncRNA研究的必備常識儲備有一定的積累。
因而,本期《文獻精讀》就選取了該領域里的一篇里程碑式經(jīng)典綜述,聚焦lncRNA的分子機制,來一展lncRNA的通天徹地之能。
“神”一般的明星分子——lncRNA
小小的lncRNA實際上蘊含著大大的能量,細胞內(nèi)的很多生物學功能都有它們的身影出沒。
通常生物功能越復雜、越多樣性,非編碼核酸所占的比例越來越高,而它所發(fā)揮的生物學作用也就越來越重要。
既然如此,lncRNA從何而來也是必要解答的重要問題。
其實,就其編碼容量和表達水平而言,lncRNA都能達到最高值;唯獨保守性,lncRNA降為最低,由此可見lncRNA的功能具有多樣性和復雜性。
首先,lncRNA可在基因表達的不同階段、不同層次、不同水平對基因表達進行調(diào)控。
lncRNA不僅僅參與了機體正常的生物學功能,同時也涉及了多種疾病的進程;還可以與染色質(zhì)重構復合體結合,從而改變?nèi)旧|(zhì)的結構和轉錄過程。
其實,《三十六策》的第22策“移花接木”已經(jīng)提到了lncRNA作用機制的四種模式——signal(信號)、decoy(誘騙)、guide(引導)和scaffold(結構骨架)。而本篇綜述也以此分類模式,來分別展示lncRNA的相應分子功能。
研究發(fā)現(xiàn),在不同的刺激條件和信號通路下,一些lncRNA將會被特異性地轉錄,并會作為信號傳導分子參與特殊信號通路的傳導。比如lncRNA可以直接結合染色體中鄰近位置的DNA調(diào)節(jié)基因表達,即順式調(diào)控模式(cis-regulation)。
通??蓮牡任换蛱禺愋?、解剖特異性表達、DNA 損傷誘導、多能性與重編程、寒冷誘導、增強子 RNA 為代表的協(xié)同活性以及重復檢測等方面進行具體的闡釋。
這一類lncRNA被轉錄后,會直接和RNA(ceRNA)/蛋白(轉錄因子/轉錄調(diào)節(jié)子)結合,從而阻斷了該分子的作用和信號通路,這其中就包括了DHFR次要啟動子、含有端粒重復序列的非編碼 RNA(TERRA)、p21 相關非編碼 RNA(PANDA)、糖皮質(zhì)激素受體、miRNA及剪接因子的分子誘餌。
這類lncRNA類似于伴侶分子,與蛋白結合(通常是轉錄因子)后,可將蛋白復合物定位到特定的DNA序列上,從而調(diào)控下游分子的轉錄。而這種轉錄調(diào)控作用既可以是順式作用模式,也可以是反式作用機制。
lncRNA還可以起到一個“中心平臺”的作用,即多個相關的轉錄因子都可以結合在這個lncRNA分子上。因而在細胞機體中,當多條信號通路同時被激活,這些下游的效應分子可以結合到同一條lncRNA分子上,實現(xiàn)不同信號通路之間的信息交匯和整合,有利于機體/細胞迅速地對外界信號和刺激產(chǎn)生反饋和調(diào)節(jié)。
顯然,這是屬于lncRNA結構學方面的作用,其中也包括了端粒酶RNA、HOTAIR、ANRIL、臂間異染色質(zhì)和功能整合。
綜上,雖然lncRNA的作用模式可以總結為上述四種,但是這四種作用機制和模式是相互關聯(lián),而非相互排斥的。千萬不要孤立且割裂地看待lncRNA的作用方式,這樣會使視野受限,不利于更好地理解lncRNA的機制。
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