长链非编码RNA研究进展周刊（4期）

小贴士

非编码RNA（ncRNA）是一组缺乏蛋白编码的内源RNA，分为小RNA和长链非编码RNA（lncRNA）。之前的研究多关注蛋白编码基因，对ncRNA功能知之甚少，甚至称其为转录“噪音”。然而，近年来的研究发现，ncRNA在多个生物学过程中起着重要的作用。自ncRNA概念提出以来，该领域就成为研究热点，而关于长链非编码RNA（lncRNA）的研究则是ncRNA研究的重点，相关的研究文章也在近年呈现爆发性的增长。下面就一起浏览一下近期都有哪些相关的报道吧：

往期内容回顾：

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Cell：高度保守的lncRNA THOR在睾丸癌中的致癌作用

THOR是一种高度保守并且只在正常成人睾丸组织中高度表达的lncRNA。进一步调查显示，THOR在某些癌症，特别是黑素瘤和肺癌中也有很高的表达，并且它在癌症的发展中起到了直接的作用。使用实验室培育的癌细胞表达THOR的实验表明，沉默该基因会减缓肿瘤的生长，而过度表达则会加速肿瘤的生长。而且，正常细胞缺乏THOR的正常发育，表明它只对癌细胞有影响。

此外，研究小组发现，THOR与胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBPs)相互作用，后者被认为有助于保持RNA的稳定。随后发现沉默的THOR阻止了IGFBPs的活动。而过度表达THOR会使细胞生长得更快。作者认为，THOR可能是抗癌药物的靶点，因为它不会干扰健康细胞。 

图1 THOR在不同物种中的保守性

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Trendsin Genetics：核lncRNAs：基因表达的关键调控因子

人类基因组中有一部分编码长链非编码RNA（lncRNA）的重要基因。大量的lncRNA被定位于细胞核中，富集在染色质上或定位于特定的亚核区域。核lncRNAs参与一些生物过程，包括染色质组织结构，转录和转录后基因表达，也作为核结构域的支架。

本研究中，伊利诺伊大学的研究人员最近的研究证明了lncRNAs在哺乳动物细胞中调节基因表达和核组织中的作用。 此外，他们还更新了关于最丰富和保守的lncRNA——转移相关肺腺癌转录物1（MALAT1）参与基因表达调控的最新知识。 

图2 转移相关肺腺癌转录物1（MALAT1）的潜在作用模式

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BMCBioinformatics：使用自动编码器算法检测lincRNA的深入学习方法

纽约州立大学的研究人员首次运用深度学习技术来鉴定lincRNA转录序列。从注释的人类DNA基因组数据收集lincRNA的转录序列。随后，采用自动编码算法，利用不同的编码方式，针对lincRNA检测开发了两层深度神经网络，较好的获得了基因间DNA序列数据。在这些新注释的lincRNA数据的驱动下，基于自动编码算法的深度学习方法可以发挥其在知识学习中的能力，以捕获lincRNA检测中DNA基因组序列的有用特征和信息相关性。

自动编码器算法对假定数据集的转录位点的预测准确度达到100％和92.4％。实验结果也表明，与支持向量机和传统神经网络相比，该算法在对lincRNA数据集的预测深度神经网络上表现出色。此外，利用新发现的lincRNA数据集进行验证，通过深度学习机检测整个注释序列发现一个未报告的转录位点，表明深度学习方法具有广泛的lincRNA预测能力。 

图3 深度神经网络的体系结构

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Sci Rep：全基因组鉴定lncRNA基因及其与杀虫剂抗性的关系

lncRNA是一类长度> 200bp的非编码RNA，在调节多种生物学过程中具有重要作用。本研究中，研究人员构建了一个计算管道，以识别小菜蛾（Plutella xylostella）中的lncRNA基因。

研究人员从13个RNA-Seq数据库中总共发现了3324个lncRNAs与2475个位点相对应，其中包括来自寄生，抗药性品系和不同发育阶段的样品。鉴定的小菜蛾lncRNAs比蛋白质编码基因具有更短的转录物和更少的外显子。9个随机选择的lncRNAs中的7个通过链特异性RT-PCR验证。在耐药菌株中总共有54-172个lncRNAs特异性表达，其中一个lncRNA位于钠通道基因附近。另外，63-135个lncRNAs在不同发育阶段特异性表达，其中3个lncRNAs与变态相关基因重叠或相邻。这些lncRNAs与其重叠或相邻的mRNA基因强烈地或较弱地共表达。

总之，研究人员发现了成千上万的lncRNAs，并提出lncRNAs在赋予小菜蛾抗药性和调控小菜蛾变态发育方面可能起关键作用的证据。

图4 氟虫腈、毒死蜱、Bt-抗性品系和不同发育阶段lncRNA表达模式热图

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Sci Rep ：lncRNAHOTAIR促进乳腺癌细胞增殖

LncRNAHOX转录本反义RNA（HOTAIR）涉及许多癌症。促存活蛋白Bcl-w经常在癌症发展中发现。然而，关于HOTAIR对乳腺癌中Bcl-w作用的研究甚少。

本研究中，研究人员首先评估了HOTAIR水平与临床乳腺癌组织中Bcl-w表达的相关性。他们观察到乳腺癌样本中Bcl-w的表达水平高于其对应的非癌组织。此外，在临床乳腺癌样本中，HOTAIR的水平与Bcl-w的水平呈正相关。正如他们所料，研究人员观察到HOTAIR能够上调乳腺癌细胞中Bcl-w的表达。从机制上看，他们发现miR-206能够通过直接与Bcl-w mRNA的3'UTR结合来抑制Bcl-w的表达。有趣的是，HOTAIR可以在转录后水平通过螯合miR-206来增加Bcl-w的表达。

在功能上，这些数据显示HOTAIR通过miR-206诱导的Bcl-w促进了乳腺癌细胞的增殖。因此，研究人员得出结论：HOTAIR通过在乳腺癌中螯合miR-206来上调Bcl-w以增强细胞增殖。这些发现为HOTAIR介导的乳腺癌机制提供了新的见解。

图5 MiR-206 / Bcl-w信号介导HOTAIR加速乳腺癌细胞增殖

参考文献

1.YasuyukiHosono，etal.，Oncogenic Role of THOR， aConserved Cancer/Testis Long Non-coding RNA.Cell.Vol. 171， Issue 7， p1559–1572.e20.

2.SunQ, Hao Q, Prasanth KV. (2017) Nuclear Long Noncoding RNAs: Key Regulators ofGene Expression. Trends in Genetics [Epub ahead of print].

3. YuN, Yu Z, Pan Y. (2017) A deep learning method forlincRNA detection using auto-encoder algorithm. BMC Bioinformatics 18(Suppl15):511. [article]

4. LiuF, Guo D, Yuan Z, Chen C, Xiao H. (2017) Genome-wide identification of longnon-coding RNA genes and their association with insecticide resistance andmetamorphosis in diamondback moth, Plutella xylostella. Sci Rep 7(1):15870.

5. DingW, Ren J, Ren H, Wang D. (2017) Long Noncoding RNA HOTAIR ModulatesMiR-206-mediated Bcl-w Signaling to Facilitate Cell Proliferation in BreastCancer. Sci Rep 7(1):17261.

本周lncRNA相关报道就讲到这里了，下期见~

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    黄媛  编辑