非编码RNA的研究进展

李思良+李思贤

摘 要：科学家们对于RNA的最初研究主要集中在RNA于遗传的“中心法则”中所处的地位，即RNA在DNA和蛋白質之间起到的枢纽作用，RNA将来自于DNA的遗传信息传递给蛋白质，完成遗传信息的转录和翻译。随着研究的不断深入，不仅证实了非编码RNAs的存在，而且还发现非编码RNAs在多个细胞功能中发挥重要的作用，并且部分非编码RNAs与肿瘤的发生和发展存在密不可分的关系，本文主要针对lncRNA和circRNA的研究进展展开简要综述。

关键词：非编码RNA；lncRNA；circRNA；肿瘤

中图分类号：R730.54 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0239-01

转录组RNA主要分为两大部分，一是具有编码蛋白功能的mRNA，另一类则是非编码RNA。科学家对于RNA的最初研究主要是集中在RNA在遗传信息的转录和翻译中所起到的作用，而近十几年来，科学家发现除了具有编码功能的RNA外，还存在非编码RNA，他们在基因表达调控领域中发挥着不可想象的作用，并且设计多方面的生命互动，比如参与生物的个体发育、参与生物体的组织分化过程、调控细胞的增殖和凋亡功能，还与多种癌症的发生及发展中也起到一定的作用，因此对非编码RNA展开研究，将非编码RNA分为两大类：具有调节功能的RNAs和管家RNAs，其中具有调节功能的RNAs又包括miRNA、siRNA、piRNA、lncRNA和circRNA几类，管家RNAs又由tRNA、rRNA和snRNA组成（图1）。

1 lncRNA的相关研究进展

1.1 lncRNA的特点

lncRNA（long non-coding RNA，长链非编码RNA），是一类不编码蛋白的RNA分子，其转录本的长度>200nt，有一部分lncRNA只存在于细胞核内，lncRNA有多种类型的转录本，与mRNA有类似的分子结构[1]。lncRNA的表达具有组织、细胞特异性和时空特异性，研究表明，lncRNA有时也转录成编码基因的反义转录本，他们参与了重要的调控功能，同时也与疾病的发生和发展有密不可分的关系[2-4]。

1.2 lncRNA的研究策略

首先通过测序方案进行lncRNA的测序：提取总RNA后，通过核糖体去除法将核糖体RNA进行去除，然后构建链特异性文库并通过对测序数据进行分析来完成lncRNA的测序。对测序数据进行分析处理后，筛选得到具有表达差异的lncRNA和mRNA，然后进行lncRNA-mRNA共表达分析，构建lncRNA-mRNA共表达分析网络，并通过生物信息学的软件进行lncRNA的功能预测，功能预测可以从两个方面进行开展，一是lncRNA-转录因子-靶基因三者之间的关系及网络分析，看对转录调控起到的作用，二是lncRNA-miRNA-mRNA三者联合分析，从ceRNA（competing endogenous RNAs，内源竞争RNA）的调控机制展开分析。

1.3 lncRNA与肿瘤相关研究进展

多项研究表明，lncRNA与肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭、凋亡及肿瘤患者的预后。王帆等对lncRNA UCA1对卵巢癌细胞的侵袭和迁移的影响展开研究，他们发现UCA1在人卵巢癌细胞SKOV3中，相对于正常的卵巢上皮细胞高表达，在SKOV3细胞中过表达UCA1后，通过millicell小室检测癌细胞的迁移和侵袭能力，发现过表达UCA1能促进SKOV3细胞的迁移和侵袭，且MMP2及MMP9蛋白表达水平显著增加，推测UCA1可能通过上调MMP2、MMP9的表达而促进卵巢癌细胞的迁移和侵袭的能力。杜晓琴等发现在卵巢癌组织中高表达的另一LncRNA KCNQ1OT1，且KCNQ1OT1高表达的卵巢癌患者的总生存期要短于KCNQ1OT1表达量相对较低的患者。在卵巢癌细胞中过表达KCNQ1OT1可以促进卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭，而KCNQ1OT1下调则抑制卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭。

2 circRNA的相关研究进展

2.1 circRNA的特点

circRNA （circular RNA，环状RNA），在真核转录组中大量存在，因其具有闭合环状结构，主要通过环化位点两边的长内含子序列及互补重复介导成环机制，因此是与传统线性RNA不同的一类新型RNA。circRNA具有高表达性且具有组织特异性，circRNA在不同的组织中表达情况是不同的，circRNA的保守性较高，miRNA还可以与部分circRNA结合并相互作用。

2.2 circRNA的研究策略

根据测序结果进行数据处理，筛选出有表达差异的circRNA，其中有差异表达的circRNA可以通过qRT-PCR检测作为一种生物标记物；另一方面，这些有差异表达的circRNA还可以通过生物信息学软件进行功能预测，功能分析可以从两部分开展，一是从转录调控的角度进行转录调控机制研究或生物学功能研究，二是将circRNA与miRNA进行互作分析，看circRNA是否担任ceRNA的角色。

2.3 circRNA与疾病的相关研究

circRNA被HL Sanger等首次发现，并于1976年在PNAS发表，2012年，Julia Salzman等在PLOS ONE上发表了一篇关于circRNA的文章，指出circRNA是在多种细胞类型中人类数百种基因的重要转录亚型，自此之后，便有成百上千篇circRNA的相关研究出现。田等分别在脑、心脏、结肠、肺、肝脏和胃6种正常组织和结肠癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌、胃癌、肾癌7种癌症组织内鉴定到约30000种circRNA，并且报道了一种外显子来源的环状RNA circHIPK3，circHIPK3的表达水平显著高于线性HIPK3，且独立的通过miRNA发挥抑制细胞增殖的功能。陈等通过对6例肺腺癌患者的癌组织和癌旁组织进行测序，筛选出于肺腺癌相关的circRNA，并且将这些circRNA在基因调控上的作用展开研究，最终将circRNA hsacirc0000576确立为肺腺癌相关的靶circRNA，为肺腺癌的靶向治疗以及生物标志物的开发奠定了基础。

3 讨论

lncRNA和circ RNA是两类广泛存在于生物体内的功能性RNA分子，且都与肿瘤的发生或发展有一定的关系，lncRNA和circ RNA还可以作为一种鉴定肿瘤的生物标志物，与人类疾病有密切关系。关于lncRNA和circ RNA的相关数据库也在不断更新和完善，相信随着时间的推移和科学家们的探究，lncRNA和circ RNA与人类疾病的相关研究将会更加推进一步。

参考文献

[1]王婷梅，曲丽娜，李莹辉.LncRNA的结构、功能及其与疾病的关系[J].中国生物化学与分子生物学报，2015，31（07）：659-666.

[2]原佳沛，张浩文，鲁志.新型长链非编码RNA（lncRNA）的生物信息学研究进展[J].生物化学与生物物理进展，2013，40（07）：634-640.

[3]马英博，张小东，杨照国，杨良，李航宇. lncRNA调控肿瘤能量代谢机制的研究进展[J].中国普外基础与临床杂志，2017，24（03）：381-385.

[4]刘辉，陈广洁.lncRNA与自身免疫病关系的研究进展[J].现代免疫学，2016，36（06）：512-515.endprint