权威期刊提出一类新的tRNA

　　

生物通报道：转移RNA（tRNA）是一种古老的分子，是所有活细胞不可缺少的组成部分，它们存在于所有三种生命界中，即古生菌、细菌和真核生物。在细胞中，它们是将信使RNA（mRNA）序列翻译成氨基酸序列的机制的组成部分。延伸阅读：Cell惊人发现：抑癌的tRNA片段。

在最近几年中，测序技术的进步使研究人员能够详细地研究活跃在细胞中的RNA分子。七月六日在国际权威肿瘤学期刊《Oncotarget》发表的一项研究，报道了一类新发现的的tRNA片段，并表明，所有tRNA都是各种不同短分子的丰富来源，其特性取决于一个人的性别、人口和种族，并根据组织和疾病类型而有所不同。美国托马斯杰斐逊大学计算医学中心（CMC）主任Isidore Rigoutsos博士说：“这一发现对于精密医学有着潜在重大的意义，因为它表明，活跃在一种给定组织和疾病组合中的分子的身份，是由比以前认为的更多的变量所决定的。”

在过去的几年中，在人类细胞系中进行的研究发现，编码tRNA的基因组位点会产生更短的tRNA片段（“tRFs”）。直到现在，有四类tRNA片段，它们的序列是一段众所周知的成熟tRNA。有两类是“5´tRNA半”和“3´tRNA半。”它们都来自成熟的tRNA，通过在反密码子上裂解，将tRNA分为两段，每段有30-35个核苷酸（nt）的长度。其他两类是“5´-tRFs”和“3´-tRFs”，每个约20个核苷酸的长度。5´-tRFs的起点与成熟tRNA的起点一致。类似地，3´-tRFs的末端与成熟tRNA的末端一致。

对tRNA片段的研究兴趣已经迅速增加，因为研究已经表明，这些片段具有调控作用，并且个别片段与一些细胞过程有关，如翻译起始、对病毒感染的反应、DNA损伤反应，等等。的确，CMC成员最近报道，tRNA一半参与激素敏感性癌症的细胞增殖，如乳腺癌癌和前列腺癌。

Rigoutsos博士说：“之前针对人类和小鼠基因组中tRNA片段的研究，是基于细胞系模型，集中在由核基因组编码的tRNA。人体组织中的tRNA片段或来自线粒体编码的tRNA的片段，我们还知之甚少。我们最近报道称，人类和其他灵长类动物的核基因组中含有许多序列，看起来像线粒体tRNA，因此建议我们，应该在这类分析中包括线粒体tRNA。“Rigoutsos带领的一个研究团队，开始着手通过分析来自几百人（包括健康者和患者）的数据，研究tRNA片段。

具体来说，该研究小组挖掘了两组转录组数据。第一组包含来自452名健康男性和女性的数据，代表着两个种族和五个人口种群。第二组包括来自311份乳腺癌和正常样本的数据（来自美国国立卫生研究院的癌症基因组Atlas数据库）。在早期的工作中，研究人员已经证明，人类的核基因组中布满了tRNA同类和类似tRNA部分的短序列。基于这些发现，并且由于tRNA本身是重复序列，研究小组必须制定一个复杂和严密的计划，用其来定位深度测序的读数。Rigoutsos说：“我们花了很多时间，该项目近一半的持续时间，来优化定位方法。”

联川生物为研究人员提供从转录组测序发现到表达谱分析的一站式解决方案

首先，分析发现了一类新的tRNA片段。不同于先前已知的四类，这类新的片段的开始和结束部分都是在成熟的tRNA序列内部。因此，研究小组称其为“内部tRNA片段”或简称“i-tRFs”。 i-tRFs有各种量化的长度，可以沿着成熟tRNA的跨度的任何位置起始和结束。

研究小组还发现，线粒体编码的tRNA，就像核编码的tRNA一样，是片段非常丰富的来源。事实上，线粒体tRNA可以像核tRNA一样，产生所有五类片段。有趣的是，线粒体tRNA片段的长度不同于核编码的对应物。

这些分析也表明，产生的tRNA片段的种群和属性，如片段丰度、片段长度和片段的起始点和结束点，取决于一个人的种族、人口和性别。值得注意的是，该小组还发现，这些片段的属性在组织之间、健康人和病人之间、疾病亚型之间，存在差异。出乎意料的是，内部tRNA片段的新类别，导致了我们所观察到的种族、人口、性别和组织之间的大部分差异。

值得注意的是，如果十几个人都是相同的种族、人口和性别，那么tRNA片段在一个特定组织中的表达谱，在他们之间是持续的。这表明，这些片段具有一种本构性质。健康的样本也显示，特定的tRNA会引起不同组织中的不同片段。另一方面，在一个给定的组织中，相同的tRNA序列将在健康和疾病，以及疾病的亚型之间，产生不同的片段。

Rigoutsos说：“去年，我们报道了miRNA亚型的类似结果。我们不知道tRNA片段是否会以相同的方式表现。有了第二类调控的非编码RNA（依赖一个人的属性），意味着新识别的复杂性。同时，我们似乎有另一种方法来研究疾病，考虑病人的性别、种族和人口背景。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Dissecting tRNA-derived fragment complexities using personalized transcriptomes reveals novel fragment classes and unexpected dependencies
Abstract: We analyzed transcriptomic data from 452 healthy men and women representing five different human populations and two races, and, 311 breast cancer samples from The Cancer Genome Atlas. Our studies revealed numerous constitutive, distinct fragments with overlapping sequences and quantized lengths that persist across dozens of individuals and arise from the genomic loci of all nuclear and mitochondrial human transfer RNAs (tRNAs). Surprisingly, we discovered that the tRNA fragments’ length, starting and ending points, and relative abundance depend on gender, population, race and also on amino acid identity, anticodon, genomic locus, tissue, disease, and disease subtype. Moreover, the length distribution of mitochondrially-encoded tRNAs differs from that of nuclearly-encoded tRNAs, and the specifics of these distributions depend on tissue. Notably, tRNA fragments from the same anticodon do not have correlated abundances. We also report on a novel category of tRNA fragments that significantly contribute to the differences we observe across tissues, genders, populations, and races: these fragments, referred to as i-tRFs, are abundant in human tissues, wholly internal to the respective mature tRNA, and can straddle the anticodon. HITS-CLIP data analysis revealed that tRNA fragments are loaded on Argonaute in a cell-dependent manner, suggesting cell-dependent functional roles through the RNA interference pathway. We validated experimentally two i-tRF molecules: the first was found in 21 of 22 tested breast tumor and adjacent normal samples and was differentially abundant between health and disease whereas the second was found in all eight tested breast cancer cell lines.