1、lncRNA 研究策略与技术研究背景：长链非编码 RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一类不编码蛋白的 RNA 分子，长度在 200 bp 以上，起初被认为是 RNA 聚合酶 II 转录的副产物，不具有生物学功能；近期的研究表明 lncRNA 具有保守的二级结构，可以与蛋白、DNA 和 RNA 相互作用，参与多种生物学过程的调控，尤其在肿瘤当中发挥了重要的调控角色，如染色质修饰、转录激活和抑制、转录后调解以及作为 miRNA 的诱导分子干扰基因的表达等，图 1 所示。随着高通量测序技术的发展，越来越多的 lncRNA 被注释，但是绝大多数的 lncRNA 的功能仍然不
2、清楚，因此lncRNA 的研究是一片非常广阔的未知领域，具有极大的研究价值和意义。图 1. lncRNA 参与肿瘤生物学调控，红色线状图表示 lncRNA。 A.染色质重组 B.转录激活和抑制 C.蛋白抑制 D.转录后修饰 E.诱导分子锐博生物提供研究思路：差异 lncRNA 筛选的研究方法：案例解读：案例(一)RNA seq 发现 lincRNA1. 2011 年，Rinn 研究小组对 24 种组织样本进行 RNA 测序发现了 8000 多个人的 lincRNA图 2. A.利用 RNA-seq 预测 lincRNA 的流程图 B.多个参考数据库找到的 lincRNA 的数量及交集及用软件组
3、装的结果2. lincRNA 的表达具有组织特异性图 3. lincRNA 和 mRNA 在不同组织当中的表达情况案例(二)lncRNA 可以成为各种肿瘤的生物标志物2012 斯坦福大学医学院研究人员进行首个大型的癌症 lncRNA 表达谱分析。对 64 个肿瘤样品高通量测序，在各种肿瘤类型之间找出差异表达的 1065 个已知的以及 1072 新的lncRNA。图 4.肿瘤和对照样品 lncRNA 表达谱分析案例(三)lncRNA 表达谱芯片结合 lncRNA-mRNA 共表达网络筛选关键 lncRNA第二军医大学的研究人员利用 2/3 肝部分切除(PH)小鼠在不同的时间点，针对肝脏再生过程进
4、行了全基因组 lncRNA 芯片表达谱分析。通过 lncRNA 和 mRNA 共表达网络分析找到了一个非常有意义的长链非编码 RNA(lncRNA-LALR1)，并结合体内外实验证实在肝再生过程中lncRNA-LALR1 通过激活 Wnt/-Catenin 信号加速细胞周期进程，促进了肝细胞增殖。因此采用药物干预靶向 lncRNA-LALR1 诱导肝脏再生，有可能有益于肝衰竭和肝移植治疗。1. 表达谱芯片检测肝脏生长相关的 lncRNA图 5. 表达谱芯片聚类分析小鼠肝脏 2/3 切除后 0，1.5，12 和 24 小时 1231 个 lncRNA 和3141 个 mRNA 表达谱2. KEG
5、G pathway 分析与肝脏生长相关的信号通路图 6. Pathway 分析展示最相关的信号通路3. 共表达网络分析找到关键的 lncRNA-LALR1图 7. 部分共表达网络分析，包含 22 个基因，18 个 lncRNA(k-core=12), 4 个 mRNA(k-core=11 and degrees28)，位于中心位置的是 lncRNA-LALR1案例(四)lncRNA 功能研究研究者对位于 HOXA 基因簇的 5端启动子区域的非编码 RNA HOTTIP 进行了功能研究，研究证明 HOTTIP 可以增强 HOXA 的转录；对 HOTTIP 体内外的干扰研究发现 HOTTIP 在发
6、育过程中起到重要作用，例如影响鸡远端骨的形成。1. RT-PCR 和 FISH 结果验证 lncRNA HOTTIP 的表达具有组织中特异性图 8. A.HOTTIP 在人不同组织器官中的表达情况 B. E13.5 小鼠胚胎上 HOTTIP 的原位杂交2. 通过 RNAi 技术可以下调 lncRNA HOTTIP 的表达量图 9. A. 针对 HOTTIP 设计的 siRNA 可以下调 HOTTIP 基因及距离 40 kb 左右的编码基因HOXA13、HOXA11、HOXA10、HOXA9 和 HOXA7 的表达量。B.对 HOTTIP 基因的干扰不影响 HOXD基因和 BID 基因的表达3.
7、 动物实验验证 HOTTIP 干扰载体的表达可以影响 HoxA 基因的表达及骨质的形成。图 10. A. FISH 结果显示 HOTTIP 干扰载体在鸡胚胎中的过表达影响 HoxA 基因的表达。B. HOTTIP 基因表达量的下降导致远端骨头变短。参考文献1. Wang KC, Yang YW, Liu B, et al. A long noncoding RNA maintains active chromatin to coordinate homeotic gene expression. Nature.2011; 472(7341): 1204.2. Cabili MN, Trapne
8、ll C, Goff L, et al. Integrative annotation of human large intergenic noncoding RNAs reveals global properties and specificsubclasses. Genes Dev. 2011; 25(18): 191527.3. Cheetham SW, Gruhl F, Mattick JS, et al. Long noncoding RNAs and the genetics of cancer. Br J Cancer. 2013; 108(12): 2419-25.4. Br
9、unner AL, Beck AH, Edris B, et al. Transcriptional profiling of long noncoding RNAs and novel transcribed regions across a diverse panel of archived human cancers. Genome Biol. 2012; 13(8): R75.5. Xu D, Yang F, Yuan JH，et al. Long noncoding RNAs associated with liver regeneration 1 accelerates hepatocyte proliferation during liver regeneration by activating Wnt/- Catenin signaling. Hepatology. 2013; 58(2): 73951.
