Cell | 陈玲玲系统总结小RNA和lncRNA的过去、现在和未来

学术   2024-11-19 11:09   湖北  

自1958年分子生物学“中心法则”被提出以来,各种RNA类型被陆续发现。信使RNA(mRNA)将遗传指令从DNA传递到蛋白质的合成,这一过程持家非编码RNA 促进,例如小核RNA(snRNA)、核糖体RNA(rRNA)和转运RNA(tRNA)

在过去的四十年中,一系列具有调节基因表达功能的非编码RNA(ncRNA)已经成为基因调控的关键角色。小RNA(small RNA)长非编码RNA(lncRNA)是目前研究最广泛的调节性非编码RNA,它们深刻地影响了RNA生物学领域和其他领域。虽然小RNA的作用机制已经很明确,而lncRNA表现出更多样化的机制,其中许多仍然未知。

为了庆祝 Cell 创办50周年,2024年11月14日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)陈玲玲研究员与韩国首尔大学V. Narry Kim教授受邀在 Cell 期刊发表了题为:Small and long noncoding RNAs: Past, present, and future 的长篇综述。

该综述系统性地回顾了小非编码RNA长非编码RNA的发现历程、作用机制研究进展和生理病理学功能认知,并展望了非编码RNA领域研究的未来方向。


除了经典的蛋白质编码mRNA和持家非编码RNA(例如小核RNA、核糖体RNA、转运RNA)之外,体内还包含了众多具有调节基因表达功能的非(蛋白)编码RNA。这些调节性非编码RNA根据长度不同被划分为小非编码RNA和长非编码RNA。

随着研究技术的进步与研究手段的革新,人们对于这些调节性非编码RNA分子的认知逐渐深入,虽然对小非编码RNA(例如microRNA等)的功能与作用机制相对清晰,但是对长非编码RNA(lncRNA)作用机理的理解比较有限,目前仍存在大量的未解之谜。

在该综述中,陈玲玲研究员与V. Narry Kim教授从发现历程、进化保守性特点、生物合成与化学修饰机理、在体功能机制和生理病理学意义等多个维度系统总结了近40年来小非编码RNA和长非编码RNA领域的研究进展,详细论述了非编码RNA在调控基因表达过程中的异同、协同互作以及生理病理功能。她们指出RNA深度测序、RNA成像、基因编辑介导的RNA功能研究、RNA化学生物学等多方向的技术革新与学科的交叉融合发展,对于解释非编码RNA的分子机制与功能作用具有巨大推动作用。

此外,该综述还阐述了小非编码RNA基础研究与应用的发展历程,并指出相关长非编码RNA的研究可以借鉴小非编码RNA研究的经验。同时,该综述展望了非编码RNA领域未来的研究方向,包括挖掘非编码RNA新种类、新修饰,理解它们的折叠、加工与代谢的机理,深入揭示相关生理病理学意义,解析RNA与微环境的交互机制,以及发展交叉手段研究大片段RNA及其与互作蛋白质的结构,包括人工智能的应用等。最后,该综述还指出非编码RNA技术在未来临床疾病诊疗中具有应用前景。

小RNA和lncRNA的关键发现
小RNA和lncRNA的进化特征和保守性
小RNA和lncRNA的生物发生

miRNA生物发生和作用的分子基础

代表性的lncRNA的作用模式
小RNA和lncRNA之间的串扰
ncRNA的病理生理作用

原文链接

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01206-6
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