Cell子刊讲述“垃圾”DNA的新故事

【字体: 时间:2013年04月17日 来源:生物通

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  来自加州大学旧金山分校的研究人员发现,曾被当做是“垃圾”的一种特异性DNA在大脑发育中发挥了重要的作用,并有可能与几种毁灭性的神经系统疾病相关。这一在小鼠中获得的研究发现有可能进一步地推动研究人员竞相辨别一些长期遭受忽视的DNA片段在小鼠和人类基因组中的作用。

  

生物通报道  来自加州大学旧金山分校的研究人员发现,曾被当做是“垃圾”的一种特异性DNA在大脑发育中发挥了重要的作用,并有可能与几种毁灭性的神经系统疾病相关。这一在小鼠中获得的研究发现有可能进一步地推动研究人员竞相辨别一些长期遭受忽视的DNA片段在小鼠和人类基因组中的作用。相关研究在线发表在4月11日的《细胞干细胞》(Cell stem cell)杂志上。

一直以来,研究人员都忙于探索在各种基因组计划中发现的基因,确定这些基因编码蛋白质的作用。加州大学旧金山分校的研究人员说,在大量的基因组基因被发现的同时,这些所谓的垃圾DNA却很大程度上被搁置在一边,遭受忽视。

在他们的研究中,加州大学旧金山分校的研究小组对称作长链非编码RNA(lncRNA)的分子开展了研究。

论文的资深作者、加州大学旧金山分校再生医学与干细胞研究中心成员、神经外科助理教授Daniel Lim说:“这些神秘的RNA分子在大脑中的功能才刚刚开始被发现。”

论文的第一作者Alexander Ramos通过广泛的计算分析确立牵连效应(guilt by association),将细胞内的lncRNAs与基因激活联系起来。

Ramo特异性地观测了与特殊发育信号通路或是某些疾病进程相关的模式。他发现了88个长链非编码RNAs与亨廷顿氏病之间存在关联。他还发现了数组特异的长链非编码RNAs与阿尔茨海默氏症、惊厥性痫性发作、严重抑郁症和各种癌症之间存在较弱的相关性。

lncRNA对比信使RNA

不同于信使RNA是由基因DNA转录,并起引导蛋白质生成的作用,lncRNA分子不携带蛋白质蓝图。由于这一原因,人们长期以来认为它们对于细胞的命运或行为没有影响。

但,lncRNAs也是以与信使RNA相同的方式从DNA转录,也是由独特的核苷酸构件序列构成。

有证据表明,lncRNAs可以将结构性蛋白连接到染色体上,通过这样做在不改变遗传密码的情况下来间接影响基因激活和细胞生理学。换句话说,在细胞内,lncRNA分子通过表观遗传机制起作用。

科学家们将焦点放在了生成各种中枢神经系统细胞类型的脑细胞上。它们被发现存在于称作侧脑室下区 (subventricular zone)的大脑区域。侧脑室下区是亨廷顿氏病神经元遭受破坏的大脑区域。

Ramos组合几种先进的技术对DNA和RNA进行了测序和分析,鉴别了某些化学改变发生在染色体上的位置,并鉴别了中枢神经系统中特异细胞类型上的lncRNAs。这项研究揭示了9000个被认为广泛存在于从小鼠到人类的哺乳动物中的lncRNAs分子,其中大约2000个从前从未报道。

事实上,研究人员生成了太多的数据,单靠他们自己无法广泛进行探索。加州大学的科学家们建立了一个网站,供想要研究lncRNAs在发育和疾病中作用的其他研究人员获取数据。

Ramos说:“这里有足够的数据供几个实验室开展研究。对于从事长链非编码RNA研究的科学家们而言,成年大脑中新神经元的生成、神经干细胞和脑发育,以及胚胎干细胞应该会是他们的兴趣所在。”

(生物通:瑄瑄)

生物通推荐原文摘要:

Integration of Genome-wide Approaches Identifies lncRNAs of Adult Neural Stem Cells and Their Progeny In Vivo

Long noncoding RNAs (lncRNAs) have been described in cell lines and various whole tissues, but lncRNA analysis of development in vivo is limited. Here, we comprehensively analyze lncRNA expression for the adult mouse subventricular zone neural stem cell lineage. We utilize complementary genome-wide techniques including RNA-seq, RNA CaptureSeq, and ChIP-seq to associate specific lncRNAs with neural cell types, developmental processes, and human disease states. By integrating data from chromatin state maps, custom microarrays, and FACS purification of the subventricular zone lineage, we stringently identify lncRNAs with potential roles in adult neurogenesis. shRNA-mediated knockdown of two such lncRNAs, Six3os and Dlx1as, indicate roles for lncRNAs in the glial-neuronal lineage specification of multipotent adult stem cells. Our data and workflow thus provide a uniquely coherent in vivo lncRNA analysis and form the foundation of a user-friendly online resource for the study of lncRNAs in development and disease.

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