lncRNA研究策略與技術(shù)

1、lncRNA研究策略與技術(shù)研究背景：長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一類不編碼蛋白的RNA分子，長度在200 bp以上，起初被認(rèn)為是RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學(xué)功能；近期的研究說明lncRNA具有保守的二級結(jié)構(gòu)，可以與蛋白、DNA和RNA相互作用，參與多種生物學(xué)過程的調(diào)控，尤其在腫瘤當(dāng)中發(fā)揮了重要的調(diào)控角色，如染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活和抑制、轉(zhuǎn)錄后調(diào)解以及作為miRNA的誘導(dǎo)分子干擾基因的表達(dá)等，圖1所示。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的lncRNA被注釋，但是絕大多數(shù)的lncRNA的功能仍然不清楚，因此lncRNA的研究是一片非常廣闊的未

2、知領(lǐng)域，具有極大的研究價值和意義。圖1. lncRNA參與腫瘤生物學(xué)調(diào)控，紅色線狀圖表示lncRNA銳博生物提供研究思路：差異lncRNA篩選的研究方法：案例解讀：案例(一)RNA seq發(fā)現(xiàn)lincRNA1. 2011年，Rinn研究小組對24種組織樣本進(jìn)行RNA測序發(fā)現(xiàn)了8000多個人的lincRNAseq預(yù)測lincRNAlincRNA的數(shù)量及交集及用軟件組裝的結(jié)果2. lincRNA的表達(dá)具有組織特異性圖3. lincRNA和mRNA在不同組織當(dāng)中的表達(dá)情況案例(二)lncRNA可以成為各種腫瘤的生物標(biāo)志物2012斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員進(jìn)行首個大型的癌癥lncRNA表達(dá)譜分析。對64

3、個腫瘤樣品高通量測序，在各種腫瘤類型之間找出差異表達(dá)的1065個已知的以及1072新的lncRNA。lncRNA表達(dá)譜分析案例(三)lncRNA表達(dá)譜芯片結(jié)合lncRNA-mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)篩選關(guān)鍵lncRNA第二軍醫(yī)大學(xué)的研究人員利用2/3肝部分切除(PH)小鼠在不同的時間點，針對肝臟再生過程進(jìn)行了全基因組lncRNA芯片表達(dá)譜分析。通過lncRNA和mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析找到了一個非常有意義的長鏈非編碼RNA(lncRNA-LALR1)，并結(jié)合體內(nèi)外實驗證實在肝再生過程中l(wèi)ncRNA-LALR1通過激活Wnt/-Catenin信號加速細(xì)胞周期進(jìn)程，促進(jìn)了肝細(xì)胞增殖。因此采用藥物干預(yù)靶向ln

4、cRNA-LALR1誘導(dǎo)肝臟再生，有可能有益于肝衰竭和肝移植治療。1. 表達(dá)譜芯片檢測肝臟生長相關(guān)的lncRNA圖5. 表達(dá)譜芯片聚類分析小鼠肝臟2/3切除后 0，1.5，12和24小時1231個lncRNA和3141個mRNA表達(dá)譜2. KEGG pathway 分析與肝臟生長相關(guān)的信號通路圖6. Pathway 分析展示最相關(guān)的信號通路3. 共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析找到關(guān)鍵的lncRNA-LALR1圖7. 部分共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，包含22個基因，18個lncRNA(k-core=12), 4個mRNA(k-core=11 and degrees28)，位于中心位置的是lncRNA-LALR1案例(四)l

5、ncRNA 功能研究研究者對位于HOXA基因簇的5端啟動子區(qū)域的非編碼RNA HOTTIP進(jìn)行了功能研究，研究證明HOTTIP可以增強HOXA的轉(zhuǎn)錄；對HOTTIP體內(nèi)外的干擾研究發(fā)現(xiàn)HOTTIP在發(fā)育過程中起到重要作用，例如影響雞遠(yuǎn)端骨的形成。1. RT-PCR和FISH結(jié)果驗證lncRNA HOTTIP的表達(dá)具有組織中特異性2. 通過RNAi技術(shù)可以下調(diào)lncRNA HOTTIP的表達(dá)量圖9. A. 針對HOTTIP設(shè)計的siRNA3. 動物實驗驗證HOTTIP干擾載體的表達(dá)可以影響HoxA基因的表達(dá)及骨質(zhì)的形成。圖10. A. FISH結(jié)果顯示HOTTIP干擾載體在雞胚胎中的過表達(dá)影響H

6、oxA基因的表達(dá)。B. HOTTIP基因表達(dá)量的下降導(dǎo)致遠(yuǎn)端骨頭變短。參考文獻(xiàn)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, Trapnell C, Goff L, et al. Integrative annotation of human large intergenic noncoding RNAs reve

7、als 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. Brunner 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 hepatocyt