深入研究非编码RNA的新工具

　　

生物通报道：最近，加拿大多伦多大学Donnelly中心的一个研究小组，开发出了一种方法，可使科学家们能够深入探索“ncRNAs在人类细胞内做了什么”。

这项研究发表在5月19日的《Molecular Cell》杂志，同一天，来自新加坡基因组研究所的Yue Wan研究组与斯坦福大学的Howard Chang研究组分别在《Molecular Cell》和《Cell》发表论文，他们开发出了类似的方法，研究不同生物中的RNAs。相关阅读：清华张强锋博士Cell发布RNA研究重要成果。

在人类基因组的30亿个代码中，只有百分之二的蛋白质编码基因。基因被复制、转录成信使RNA(mRNA)分子，它们为构建细胞中的蛋白质提供了模板。剩余98%的基因组，最初被一些人认为缺乏功能的重要性。然而，大部分的非编码基因组——在一半和三分之一之间，也被复制到RNA。

结果，所产生的ncRNAs可能做什么，取决于你问的是谁。一些研究人员相信，大多数ncRNAs没有功能，它们只是制造mRNA的基因组转录机器的一个副产品。然而，近期有研究显示，许多ncRNAs在基因调控中有重要作用。这种观点也受到支持：一些ncRNAs作为“马车”穿梭于细胞周围的mRNAs间，或为其他蛋白质和RNA提供了一个支架，可以附着并执行它们的功能。

但是大多数可用的数据已经鱼贯而来，或者也有偶尔发现。最近有新的证据表明，ncRNAs可能使疾病恶化，比如癌症转移（相关阅读：在肝癌中发挥作用的ncRNA；上海交通大学权威期刊解析癌症与非编码RNA），迫切需要一种技术，能够进行ncRNAs的系统功能分析。

联川生物为研究人员提供从非编码RNA发现到表达谱分析的一站式解决方案

Benjamin Blencowe研究组的博士生Eesha Sharma和博士后Tim Sterne-Weiler，共同开发了这种方法，Eesha Sharma说：“到目前为止，利用现有的方法，你必须知道你在寻找什么，因为它们都需要你有对感兴趣的RNA有一些了解。我们这种方法的优势在于，你不需要预选候选RNA，你就能看到在细胞中整体发生了什么，并使用这些信息来探讨我们此前没有见过的有趣事情，以及它们是怎样影响生物学的。”

这种新工具叫做“LIGR-Seq”，可捕捉不同RNA分子之间的相互作用。当两个RNA分子有相匹配的序列时，它们会像尼龙搭扣一样粘在一起。然后，将成对的RNA结构从细胞移除，并采用最先进的测序方法进行分析，以精确地确定粘在一起的RNA。

Blencowe教授说：“生命科学界的大多数研究人员认为，我们迫切需要了解ncRNAs做了什么。这种技术将为深入了解ncRNA的功能，打开新的途径。”

不必依赖于已有的知识，是这种方法的其中一个优势，这将促进科学家发现从未见过的RNA对。另一种优势在于，科学家首次可以观察发生在活细胞内的RNA相互作用，而之前他们不得不依靠混杂在一起的不同细胞。这有点像，探索海洋生物学的方式，从沙滩上收集贝壳，演变到了在珊瑚礁中潜水，因为深海潜水的发现范围要大的多。

ncRNAs有多种类别：有rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA、piRNA、miRNA和lncRNA，仅举几例，前缀反映了RNA在细胞的位置或某些方面的功能。但事实是，没有人真正知道这些ncRNAs控制细胞中到底发生了什么，也不知道它们如何做到的。Blencowe小组开发的新技术，能够捕获涉及所有类型RNA的新相互作用，并有了一些意想不到的发现。

该研究小组发现了小核仁RNA(snoRNA) 的新角色，它们通常指导其他ncRNAs的化学修饰。事实证明，一些snoRNA还可以调节一组蛋白质编码mRNA的稳定性。这样，snoRNA还可以直接影响哪些蛋白质被制造出来，以及它们的丰度，从而在细胞生物学中添加了一个新的控制水平。这仅仅是冰山一角，研究人员计划进一步发展和应用他们的这项技术，在不同的设置中调查ncRNAs。

Blencowe表示：“我们希望了解ncRNAs在发育过程中是如何运作的。我们尤其感兴趣的是，它们在神经细胞形成中所扮演的角色。但是，我们也会用这种方法，在人类疾病的背景下，发现和定位RNA-RNA相互作用的变化。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Global Mapping of Human RNA-RNA Interactions
Summary：The majority of the human genome is transcribed into non-coding (nc)RNAs that lack known biological functions or else are only partially characterized. Numerous characterized ncRNAs function via base pairing with target RNA sequences to direct their biological activities, which include critical roles in RNA processing, modification, turnover, and translation. To define roles for ncRNAs, we have developed a method enabling the global-scale mapping of RNA-RNA duplexes crosslinked in vivo, “LIGation of interacting RNA followed by high-throughput sequencing” (LIGR-seq). Applying this method in human cells reveals a remarkable landscape of RNA-RNA interactions involving all major classes of ncRNA and mRNA. LIGR-seq data reveal unexpected interactions between small nucleolar (sno)RNAs and mRNAs, including those involving the orphan C/D box snoRNA, SNORD83B, that control steady-state levels of its target mRNAs. LIGR-seq thus represents a powerful approach for illuminating the functions of the myriad of uncharacterized RNAs that act via base-pairing interactions.