嵌合RNA：人类基因组潜在编码信息

西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的研究人员在健康细胞和组织中发现了由不同基因组合形成的嵌合RNA和相应蛋白。这一发现为人们揭示了人类基因组潜在编码信息，并为人类基因组和癌症研究开辟了新的研究方向。

　　

生物通报道：西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的生物信息学专家为人们揭示了人类基因组新的潜在编码信息。研究人员在健康细胞和组织中发现了由不同基因组合形成的嵌合RNA和相应蛋白。这一发现为人类基因组和癌症研究开辟了新的研究方向。

人类基因组测序只是第一步，而进一步对基因组进行解码并了解人类遗传信息包装入单个分子的机制，才会被载入史册。近来有越来越多的证据表明，基因组编码比人们预想的更加复杂。

嵌合RNA（chimeric RNA）由两个或两个以上基因的外显子组成，并具有编码新蛋白改变细胞表型的潜力。嵌合RNA就是命名于合成神兽奇美拉的。迄今为止研究人员已在多种生物体中通过高通量RNA测序，识别了大量可能的嵌合转录本。而相应蛋白产物却很少，并被认为是由癌症相关的染色体异位形成的。

CNIO研究人员在2006年就发现了嵌合RNA现象的普遍性，而直到现在才开始研究它的生物学重要性。

转换思维

DNA翻译成为蛋白质，而RNA也是这一过程中必不可少的中间分子：基因在翻译成为蛋白质前，先要生成正确的RNA。这种经典观点认为基因、RNA和蛋白质是一对一的。十年前，科学家抱着这一经典观点进行基因组测序和分析，但很快就出现了问题。人类基因组包含约20,000个基因，而人体内蛋白质的种类却多得多。

已知一个基因能产生多种蛋白，但这是否是一个普遍现象，是否所有的基因都能编码多种蛋白仍有待研究。实际上，有研究显示这种单个基因翻译成为多种蛋白的现象并不普遍。

嵌合RNA同样也是造成蛋白质种类比基因多很多的部分原因。目前嵌合RNA的存在已是一个不争的事实，有研究发现一些嵌合RNA翻译为蛋白质，而其他嵌合RNA并不翻译就像一般非嵌合RNA那样。不过此前嵌合蛋白被认为仅限于癌症发展等病理学过程。

嵌合RNA

CNIO生物信息学团队对基因、RNA和蛋白质数据库进行了拉网式分析，并进行了实验研究，最终发现嵌合RNA存在的量比人们预想的要大的多。他们还发现这种嵌合RNA翻译成为蛋白质是健康组织和癌组织中的正常过程。

他们的一系列研究已经发表为多篇文章，而最近的一篇发表在Genome Research杂志上。

研究人员通过高通量RNA测序、质谱分析和功能注释，在16个人类组织样本中发现了175个嵌合RNA转录本和12个嵌合蛋白。这些嵌合RNA明显比非嵌合RNA具有更高的组织特异性。并且有证据显示嵌合RNA倾向于组合高度表达的基因。

通过这一研究，CNIO研究人员为人们展示了新的基因组潜在编码信息，而他们将会继续对嵌合RNA现象进行深入研究。

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Chimeras taking shape: Potential functions of proteins encoded by chimeric RNA transcripts

Chimeric RNAs comprise exons from two or more different genes and have the potential to encode novel proteins that alter cellular phenotypes. To date, numerous putative chimeric transcripts have been identified among the ESTs isolated from several organisms and using high throughput RNA sequencing. The few corresponding protein products that have been characterized mostly result from chromosomal translocations and are associated with cancer. Here, we systematically establish that some of the putative chimeric transcripts are genuinely expressed in human cells. Using high throughput RNA sequencing, mass spectrometry experimental data, and functional annotation, we studied 7424 putative human chimeric RNAs. We confirmed the expression of 175 chimeric RNAs in 16 human tissues, with an abundance varying from 0.06 to 17 RPKM (Reads Per Kilobase per Million mapped reads). We show that these chimeric RNAs are significantly more tissue-specific than non-chimeric transcripts. Moreover, we present evidence that chimeras tend to incorporate highly expressed genes. Despite the low expression level of most chimeric RNAs, we show that 12 novel chimeras are translated into proteins detectable in multiple shotgun mass spectrometry experiments. Furthermore, we confirm the expression of three novel chimeric proteins using targeted mass spectrometry. Finally, based on our functional annotation of exon organization and preserved domains, we discuss the potential features of chimeric proteins with illustrative examples and suggest that chimeras significantly exploit signal peptides and transmembrane domains, which can alter the cellular localization of cognate proteins. Taken together, these findings establish that some chimeric RNAs are translated into potentially functional proteins in humans.