非编码RNA_功能基因组研究的新热点_杨琳

·综述·

非编码R N A ———功能基因组研究的新热点

杨　琳1

,柯　杨

2■

(1.北京大学第一医院,北京大学泌尿外科研究所生化室,北京　100034;2.北京大学临床肿瘤学院,北京市肿瘤防治研究所,北京大学肿瘤研究中心)

[关键词]R N A ;肿瘤;基因组;综述文献

[中图分类号]Q 343 [文献标识码]A [文章编号]1671-167X (2006)04-0444-03 多年来,研究者们对人类基因组的关注主要集中在编码蛋白质的基因和蛋白质本身。随着人类基因组计划的完成和哺乳类转录组数据的不断积累,揭示出人类和其他高级真核生物的遗传物质只有极小一部分编码蛋白质[1],而超过97%的转录产物是功能多样的R N A 分子,即非编码R N A

(n o n -c o d i n g R N A ,n c R N A )[2]

。n c R N A 是转录组的一个主要

组成部分,其功能复杂多样,大大扩展了人们对基因转录调控复杂性的认识,回答了人们对基因组中非编码序列存在意义的部分困惑。这个领域的研究日益成为功能基因组研究的新焦点。1　n c R N A 的概念

到目前为止国际上对n c R N A 没有给出明确的定义。综合文献报道,可作如下概括:那些转录的终端产物不是蛋白质分子而是功能多样的R N A 分子,即为n c R N A ;编码n c R N A 的基因则被称作n c R N A 基因。n c R N A 曾有很多不同的名称,比如小的非m R N A R N A (s m a l l n o n -m R N A ,s n m R N A ),小R N A (s m l l R N A ,s R N A ),功能R N A (f u n c t i o n a l R N A ,f R N A ),或直接称之为其他R N A (o t h e r R N A ,o R N A )。当然也有人将细菌的非编码R N A 称为小R N A (s m a l l R N A ,s R N A ),而将真核细胞非编码R N A 称为n o n c o d i n g R N A (n c R N A )。目前比

较倾向将其统称为n c R N A [3]

。

2　n c R N A 的分类

对n c R N A 目前并没有严格意义上的分类。除人们熟知的r R N A 和t R N A 外,本文将n c R N A 做以下两种分类,供读者参考。

2.1　根据n c R N A 在细胞内的分布分类

(1)细胞核小分子R N A (s m a l l n u c l e a r R N A ,s n R N A ),包括剪接体s n R N A (U 1,U 2,U 4,U 5,U 6)及U 7s n R N A 。前者是m R N A 前体剪接体的必要组分,后者负责组蛋白前体m R N A 3'-末端的形成。(2)核仁小R N A (s m a l l n u c l e o l a r R N A ,

s n o R N A ),是最丰富的一类n c R N A [4,5]。其主要参与r R N A

及其他R N A 的修饰、加工、成熟等过程。(3)细胞质小R N A (s m a l l c y t o p l a s m i c R N A ,s c R N A ),分布在细胞质,主要在蛋白

质合成过程起作用。(4)新近发现的C a j a l 小体(C a j a l b o d i e s ,C B s )小R N A ,是C B s 特异性小R N A ,能与U 族s n R N A 碱基配对,可能对U 1,U 2,U 4及U 5进行位点特异性2′-O -核糖甲基化,并参与假尿嘧啶形成[6]。2.2　根据n c R N A 的大小分类

(1)21～25个核苷酸的n c R N A ,包括m i c r o R N A (m i R N A )大家族和小干扰R N A(s m a l li n t e r f e r i n R N A ,

s i R N A )[7]

两种类型。它们是真核细胞基因表达的重要调控

因子,也是自2001年以来倍受关注、研究最多和进展最快的一类。(2)100～200个核苷酸的s m a l l R N A (s R N A ),往往在细菌细胞起翻译调节子功能[8]。(3)那些>10000个核苷酸的n c R N A 则参与更高级真核生物的基因沉默[9,10]。3　n c R N A 的功能

尽管大多数n c R N A 的功能仍然是一个谜,但其中不少已被证明有重要的细胞活动调节功能,而且随着研究的深入及新n c R N A 的不断发现,其功能的复杂性及多样性日益扩展。

3.1　影响染色体结构和基因转录

n c R N A 分子在染色体行为调控中起着广泛的作用。比如s i R N A 除了人们熟知的转录后基因沉默功能外还参与启动重复D N A 的异染色质装配[11]。昆虫及哺乳动物细胞中的一些很长的n c R N A 跨越较大的染色质区域,在基因沉默和改变染色质结构中起作用(如非活性X 染色体特异转录本的基因产物是一个17000b p 的反义n c R N A ,它是早期胚胎发生中启动非活性X 染色体失活所必须的;该反义n c R N A 还能通过对启动子甲基化或对组蛋白去乙酰化修饰染色体,从而参与X 染色体连锁基因的沉默[12])。众所周知的端粒酶R N A 是真核生物特有的n c R N A ,在染色体复制和构建时作为合成染色体末端的模板[4]。

一些n c R N A 在基因表达中起着重要的调节作用。Y a n g 等[13]发现人的7S Kn c R N A 是一种进化上保守的s n R N A ,在体内外均可抑制C D K 9激酶活性并阻止人转录延长因子P -T E F b 征募到H I V -1的启动子上,从而抑制P -T E F b 的通用转录活性和H I V -1T a t 的特异性转录活性。另外,U 1s n R N A 除

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·444·北京大学学报(医学版)

J O U R N A LO FP E K I N GU N I V E R S I T Y (H E A L T HS C I E N C E S )　V o l .38　N o .4　A u g .2006