PNAS惊人发现：基因转录成双对

Whitehead研究所的科学家发现，编码蛋白的DNA在开始转录时会同时启动一个逆向转录程序，生成相应的长非编码RNA（lncRNA）。而且，在干细胞分化为其他类型细胞的过程中，成对mRNA 和lncRNA的转录是相协调的。文章发表在本周的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

　　

生物通报道：DNA转录是指根据DNA模板生成信使RNA用于蛋白质合成的过程。现在Whitehead研究所的科学家发现，编码蛋白的DNA在开始转录时会同时启动一个逆向转录程序，生成相应的长非编码RNA（lncRNA）。而且，在干细胞分化为其他类型细胞的过程中，成对mRNA 和lncRNA的转录是相协调的。这一发现有助于人们重新理解基因的组织形式及其调控。

“基因成对出现，让我们非常惊讶，” Whitehead研究所的Richard Young说，他也是麻省理工MIT的生物学教授。“人类干细胞约两万个活跃的蛋白编码基因中，每一个mRNA基因的上游都存在一个与之一同转录的lncRNA基因。我们投入了那么多精力来研究蛋白编码基因，但却从未注意到这一点，蛋白编码基因（即mRNA基因）与lncRNA基因是成对的。一旦你激活mRNA基因，也就激活了lncRNA基因。”这项研究发表在本周的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

迄今为止，人们一直认为转录机器在启动子与DNA结合后，就沿着DNA链朝一个方向移动，依据蛋白编码基因生成mRNA。其他不作为蛋白模板的RNA在调控基因表达、发育和疾病中有重要作用，尽管这些RNA（包括lncRNA）也是通过转录生成的，但科学家们并不了解lncRNA转录的起始机制，也清楚大部分lncRNA基因在基因组中的定位。长非编码RNA是指长度超过三百个核苷酸的RNA分子，其上没有任何编码蛋白的阅读框。

通过研究人类和小鼠的胚胎干细胞，研究人员获得了惊人的发现。研究显示，绝大多数lncRNA基因与mRNA基因相邻，其中大部分lncRNA（65%）的转录起始点就在相应mRNA基因的活性启动子上，lncRNA的转录在此处向“上游”反向运行。

研究人员指出，当转录机器结合到启动子上时，一边向“下”启动mRNA转录，一边向“上”启动相邻的lncRNA转录。他们还发现，随着胚胎干细胞开始分化为其他类型细胞，成对mRNA/lncRNA受到的调控是一致的，同时上调或下调。这进一步证明了mRNA和lncRNA转录之间的关联。

“我认为这是一大突破，”文章的共同作者，Young实验室的博后Alla Sigova说。“这项研究为mRNA和lncRNA合成提供了一个统一规则，为研究疾病中的lncRNA误调节带来了新的启示。举例来说，在癌症中一些mRNA被上调或下调，那么其配对的lncRNA也可能受到了与癌症有关的影响。”

 

（生物通编辑：叶予）

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