ncRNA專題一丨非編碼RNA介紹:lncRNA與環狀RNA

環狀肽能叫二肽嗎

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蛋白質是生命體的構成者，生命活動的主要承擔者。人們曾經一度認為只有編碼蛋白的基因才具有重要功能。隨著研究的深入，越來越多的證據表明DNA轉錄的非編碼RNA並不是毫無作用的“垃圾”，其中的lncRNA，miRNA，circRNA可參與多種生物學程序，發揮重要的調控功能。

今天我們先為大家簡要介紹非編碼RNA中其中的兩個重量級成員——lncRNA和circRNA。後續我們會分期從研究策略和應用案例進行詳細介紹。

非編碼RNA系列（一）：非編碼RNA介紹——-lncRNA與circRNA

非編碼RNA系列（二）：lncRNA生物標記

非編碼RNA系列（三）：lncRNA作用機制

非編碼RNA系列（四）：lncRNA文章套路

非編碼RNA系列（五）：環狀RNA生物標記

非編碼RNA系列（六）：環狀RNA作用機制

非編碼RNA系列（七）：環狀RNA文章套路

LncRNA介紹

近年來大量的研究表明，lncRNA的許多成員已被證明廣泛參與各種重要生命活動的調控。細胞分化，器官發育都與lncRNA的時空特異表達有關，而癌症發生也與lncRNA的突變或失調有關，因此lncRNA有潛力作為疾病診斷的標誌物和潛在的藥物靶點，對它們的研究將有助於開發新型靶向治療方案，具有重要意義。

一、lncRNA的特點

1、長度大於200nt的非編碼RNA，部分lncRNA含有polyA尾巴

2、雖然部分lncRNA可與核糖體結合，但lncRNA沒有或只有較弱的蛋白編碼能力

3、相對mRNA，lncRNA的保守性較低

4、lncRNA的表達具有組織特異性以及時空特性

二、lncRNA的分類

按照gencode資料庫的註釋，lncRNA包括以下的幾種：

1、Non coding。

2、3prime_overlapping_ncRNA。

3、Antisense。 lincRNA （long interspersed ncRNA）。

4、Retained_intron。

5、Sense_intronic。

6、Sense_overlapping。

7、Macro_lncRNA。

8、Bidirectional lncRNA。

三、lncRNA的功能

lncRNA可透過摺疊形成一定的空間結構與多種蛋白互作，也可透過鹼基互補配對與其它核酸進行識別，這種識別又可將蛋白引導至特定序列位點，這些特點使得lncRNA在發育和癌症中的功能發揮途徑更加豐富。

LncRNA參與基因的表達調控，可從表觀修飾水平，轉錄水平和轉錄後水平發揮功能，主要的方式如下：

1、作為RNA誘餌，結合轉錄因子，干擾其與基因promoter區域的結合，從而調控轉錄。

2、作為分子海綿，吸附miRNA，抑制其與mRNA的結合，使得mRNA免於降解

3、作為蛋白互作的支架或橋樑，影響蛋白多聚物的形成，調控蛋白活性

4、招募染色質修飾因子，改變染色質的修飾水平，從而影響基因的轉錄和表達。

5、與mRNA配對結合，抑制翻譯

6、與mRNA配對結合，影響剪下

7、與mRNA配對結合，影響mRNA的穩定性

環狀RNA介紹

環狀RNA（ circular RNA，circRNA） 或稱環形RNA，是在mRNA前體加工過程中由於相鄰外顯子的反向剪接，使得基因的外顯子序列反向首尾連線，形成環形RNA。

圖1。 circRNA生成模式圖 。a：套索驅動的環化 ；b：內含子鹼基配對驅動環化；c：單個內含子成環 ；d：RNA結合蛋白驅動環化 ［1］。

一、環狀RNA特徵

1） circRNA分子呈封閉環狀結構，無遊離5＇和3＇末端，不易被核酸外切酶RNaseR降解，比線性RNA更加穩定

2） 廣泛存在於真核生物中，部分環狀RNA 表達量較高，有時甚至超過它們線性異構體的10倍之多；

3） 大多數來源於外顯子，少部分由內含子直接環化形成；

4） 長度約200-2000bp， 主要長度分佈在500bp左右

5） circRNA 大部分存在於細胞質中，但少部分內含子來源的circRNA則存在於細胞核內。circRNA含量具有的組織、時序和疾病特異性；

6） circRNA具有高度保守性

圖2。 環狀RNA 的生物學特性［2，3，4］

二、環狀RNA的生物學功能

圖3。 circRNA生物學功能。A。 circRNA作為ceRNA競爭性結合miRNA；B。circRNA結合RNA結合蛋白（RBP）以形成RNA-蛋白複合物（RPC），調控線性親本基因的轉錄；C。編碼功能，circRNA具有內部核糖體進入位點（IRES），能合成多肽［5］。

環狀RNA參考文獻：

［1］ Qu S， Yang X， Li X， Wang J， Gao Y， Shang R， Sun W， Dou K， Li H。 Circular RNA： A new star of noncoding RNAs。 Cancer Lett。 2015， 365（2）：141-8。

［2］ Li J， Yang J， Zhou P， et al。 Circular RNAs in cancer： novel insights into origins， properties， functions and implications［J］。 American journal of cancer research， 2015， 5（2）： 472。

［3］ Zhang X O， Wang H B， Zhang Y， et al。 Complementary sequence-mediated exon circularization［J］。 Cell， 2014， 159（1）： 134-147。

［4］ Li Z， Huang C， Bao C， et al。 Exon-intron circular RNAs regulate transc ription in the nucleus［J］。 Nature structural & molecular biology， 2015， 22（3）： 256-264。

［5］ Memczak S， Jens M， Elefsinioti A， et al。 Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency［J］。 Nature， 2013， 495（7441）： 333。

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