斑马鱼遗传性长链非编码RNA与环状RNA图谱的构建及其在跨代表观遗传中的调控机制研究

本研究通过整合斑马鱼转录组数据与比较基因组学分析，系统鉴定了2093个lncRNA和270个circRNA的遗传特征，揭示20%的lncRNA和7%的circRNA可通过配子传递至合子。研究人员发现这些RNA在合子基因组激活（ZGA）后仍稳定存在，且多数在哺乳动物中保守，其邻近基因富集于受精与胚胎发育相关通路。该研究为跨代表观遗传调控提供了新视角，发表于《Bioinformatics Advances》。

　　

在生命科学领域，遗传信息的传递长期以来被认为主要通过DNA序列完成。然而，越来越多的证据表明，非DNA因素如RNA分子也能在代际间传递信息，影响后代发育和表型。这种被称为"跨代表观遗传"的现象，已成为当前研究热点。传统研究多聚焦于小RNA（如miRNA和tsRNA）的遗传作用，而对长链非编码RNA（lncRNA）和环状RNA（circRNA）这类调控分子的跨代传递机制知之甚少。斑马鱼因其体外受精特性和早期发育研究基础，成为探索这一问题的理想模型。

印度科学和工业研究理事会基因组学与整合生物学研究所的研究团队在《Bioinformatics Advances》发表重要成果。他们通过整合分析斑马鱼配子和合子的转录组数据，结合比较基因组学方法，首次系统鉴定了斑马鱼中可遗传的lncRNA和circRNA全谱。研究发现约20%的lncRNA和7%的circRNA能够通过配子传递给下一代，且多数在哺乳动物中保守存在。这些遗传性RNA在合子基因组激活后仍保持稳定，提示其可能具有持续的调控功能，而非简单的核苷酸来源。该研究为理解非编码RNA在跨代表观遗传中的作用提供了全新视角。

研究采用多项关键技术：1）对斑马鱼、小鼠和人类的公开RNA测序数据集进行元分析，样本包括精子、卵母细胞和合子；2）使用STAR和RSEM进行序列比对和表达定量；3）通过CIRI2流程鉴定circRNA；4）采用BLAST和基因组坐标比对分析序列保守性；5）利用K-means聚类分析表达模式。所有数据均来自NCBI的SRA数据库。

3.1 20%斑马鱼lncRNA可遗传
研究发现2093个lncRNA（占已知总数20%）可在配子和合子中检测到，其中80%位于蛋白编码基因附近。这些lncRNA在染色体上分布广泛，仅chr4和chr25存在明显缺失区域。基因本体分析显示，邻近基因富集于代谢和发育相关通路。

3.2 遗传性lncRNA在合子中表达广泛
虽然lncRNA整体表达低于mRNA，但359个lncRNA表达量超过mRNA中位数。其中反义lncRNA（如hox基因相关）和重叠lncRNA（如核糖体蛋白基因相关）表达模式存在差异。值得注意的是，MALAT1和Cyrano等已知调控分子也被鉴定为可遗传。

3.3 精子与卵母细胞含有相似lncRNA库
约95%遗传性lncRNA在两种配子中均有表达，仅62个卵母细胞特异性和6个精子特异性lncRNA。后者包括Dmrt1基因座衍生的lncRNA，可能与生殖细胞发育相关。

3.4 遗传性lncRNA在ZGA后保持稳定
时序表达分析显示，96%的lncRNA在受精后4小时内保持稳定，仅4%呈现降解趋势。成年组织表达谱分析揭示这些lncRNA在性腺富集，但多数呈现广谱表达特征。

3.5 250余个lncRNA在哺乳动物中保守
通过序列、基因重叠和基因座三种保守性分析，发现276个斑马鱼lncRNA在小鼠和人类中存在保守对应物，其中26个具有序列相似性，250个通过基因座保守。

3.6 7% circRNA可遗传
鉴定出270个遗传性circRNA，86%源自蛋白编码基因。染色体分布显示chr3含量最高，GO分析表明其亲本基因主要参与受精相关过程如顶体反应和透明带相互作用。

3.7 遗传性circRNA多来源于卵母细胞
与lncRNA不同，仅45% circRNA在两种配子中共有，50%为卵母细胞特异性，5%为精子特异性。表达分析显示多数circRNA在ZGA后保持稳定，但部分呈现动态变化模式。

3.8 circRNA与线性异构体表达比较
虽然circRNA整体表达低于线性异构体，但5个circRNA表达更高，其中4个源自同一基因。这一发现提示circRNA生成可能受独立调控。

该研究首次系统描绘了斑马鱼遗传性lncRNA和circRNA全谱，挑战了"遗传RNA主要在ZGA阶段降解"的传统观点。研究发现这些分子不仅能在受精后持续存在，还在哺乳动物中保守，暗示其功能重要性。特别值得注意的是精子与卵母细胞lncRNA库的高度相似性，以及circRNA的母系偏好性遗传模式，为理解亲本特异性表观遗传提供了新线索。这些发现将推动后续功能研究，有望揭示非编码RNA在胚胎发育、环境适应和跨代疾病传递中的新型调控机制。