揭开基因组暗物质的光芒

由于越来越多的数据指出非编码RNA(ncRNAs) - 基因组的信息在发育和疾病中不编码蛋白质的重要性，过去被许多人认为是“垃圾DNA”的东西正在复仇。但是我们在理解这些分子方面的进展缓慢，因为缺乏允许系统地绘制其功能的技术。

现在，多伦多大学Donnelly中心的Benjamin Blencowe教授团队，包括主要作者Eesha Sharma和Tim Sterne-Weiler，已经开发了一种方法，描述于2016年5月19日出版的Molecular Cell，它使科学家能够深入探索ncRNAs在人体细胞中做。该研究发表于同一天，分别来自新加坡基因组研究所的Yue Wan博士小组和加利福尼亚州斯坦福大学的Howard Chang小组的另外两篇分子细胞和细胞论文，他们开发了类似的研究方法。不同生物体中的RNA。

在人类基因组中的30亿个字母中，只有2%构成了蛋白质编码基因。这些基因被复制或转录成信使RNA(mRNA)分子，这些分子为构建蛋白质提供了模板，这些蛋白质可以完成细胞中的大部分工作。其余98%的基因组大部分最初被一些人认为缺乏功能重要性。然而，非编码基因组的大片 - 在其半数和四分之三之间 - 也被复制到RNA中。

由此产生的ncRNA可能取决于您询问的对象。一些研究人员认为，大多数ncRNA没有功能，它们只是基因组强大的转录机制产生mRNA的副产品。然而，正在出现许多ncRNA在基因调控中具有重要作用。这一观点得到了支持，因为一些ncRNA可作为穿梭细胞周围mRNA的载体，或为其他蛋白质和RNA提供支架以附着并完成其工作。

但是大多数可用的数据都是零敲碎打或偶然发现的。随着新出现的证据表明ncRNA可以推动疾病进展，例如癌症转移，因此非常需要一种能够对ncRNA进行系统功能分析的技术。

“到目前为止，使用现有的方法，你必须知道你在寻找什么，因为它们都要求你提供一些关于感兴趣的RNA的信息。我们方法的强大之处在于你不需要预先选择你的候选人，你可以看到细胞中全球正在发生的事情，并利用这些信息来观察我们以前从未见过的有趣事物以及它们如何影响生物学，“Blencowe小组的博士候选人Eesha Sharma说道，他和博士后同事Tim Sterne-威勒共同开发了这种方法。

这种名为“LIGR-Seq”的新工具捕获了不同RNA分子之间的相互作用。当两个RNA分子具有匹配序列 - 从DNA蓝图复制的字母串 - 它们将像魔术贴一样粘在一起。然后从细胞中除去配对的RNA结构，并通过最先进的测序方法进行分析，以精确鉴定粘在一起的RNA。

“生命科学领域的大多数研究人员都认为，迫切需要了解ncRNA的作用。这项技术将为开发对ncRNA功能的新理解打开大门，”Blencowe说，他也是分子遗传学系的教授。

不必依赖已有的知识是该方法的一个优势，它将促进以前从未见过的RNA对的发现。另一方面，科学家们可以第一次看到RNA相互作用，因为它们发生在活细胞中，其复杂程度不同于以前它们不得不依赖的捣碎细胞汁。这有点像继续探索海洋生物学，从在海滩上收集贝壳到在珊瑚礁之间潜水，在那里发现的范围要大得多。

ncRNA有多种口味：rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，piRNA，miRNA和lncRNA，仅举几例，前缀反映了RNA在细胞中的位置或其功能的某些方面。但事实是，没有人真正知道这些ncRNA控制细胞中发生的事情的程度，也不知道它们是如何做到这一点的。Blencowe小组开发的新技术已经能够获得涉及所有类别RNA的新的相互作用，并且已经揭示了一些意想不到的发现。

该团队发现小核仁RNA(snoRNA)的新角色，通常指导其他ncRNA的化学修饰。事实证明，一些snoRNA也可以调节一组蛋白质编码mRNA的稳定性。通过这种方式，snoRNAs还可以直接影响制造哪些蛋白质及其丰度，从而为细胞生物学增加了新的控制水平。这只是冰山一角，因为研究人员计划进一步开发和应用他们的技术来研究不同环境中的ncRNAs。

“我们想了解ncRNAs在发育过程中的功能。我们对它们在神经元形成中的作用特别感兴趣。但我们也将利用我们的方法发现和绘制人类疾病背景下RNA-RNA相互作用的变化，” Blencowe说。

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