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综述:反义长链非编码RNA的隐藏力量:探索双链RNA形成介导的新调控层
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月12日 来源:RNA Biology 3.6
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这篇综述深入探讨了反义长链非编码RNA(asRNA)通过形成双链RNA(dsRNA)调控基因表达的新机制,重点以缺失RNA干扰(RNAi)系统的酿酒酵母(S. cerevisiae)为模型,揭示了asRNA通过促进核输出增强基因表达的普遍功能,为理解lncRNA在疾病和进化中的角色提供了新视角。
过去十年间,非编码RNA(ncRNA)因其在细胞中的广泛存在和功能复杂性成为研究热点。尽管最初被视为“垃圾RNA”,长链非编码RNA(lncRNA)现已被确认为细胞内的关键调控因子,并与疾病密切相关。其中,反义RNA(asRNA)作为lncRNA的最大亚类,在酿酒酵母中被发现具有普遍功能。由于酵母缺乏RNAi系统,研究者能够无偏地探索asRNA通过形成双链RNA(dsRNA)调控基因表达的机制。
真核基因组中存在广泛的转录活动,称为“普遍转录”。lncRNA可源自基因间区域(lincRNA)、正义链或反义链(asRNA),后者占人类基因的60%。asRNA与mRNA的配对形成dsRNA,可能成为RNAi的靶标,但在酵母中,这种配对反而通过增强核输出提升基因表达。
酿酒酵母中的lncRNA根据稳定性分为:稳定未注释转录本(SUT)、隐蔽不稳定转录本(CUT)、Nrd1敏感转录本(NUT)等。XUTs(Xrn1敏感转录本)多为asRNA,能形成dsRNA结构。研究表明,dsRNA的形成依赖解旋酶Dbp2,其缺失导致细胞应激耐受性下降。
asRNA可通过转录干扰或染色质修饰(如组蛋白去乙酰化酶HDAC招募)抑制基因表达。但最新研究发现,asRNA与mRNA形成的dsRNA能优先结合核输出受体Mex67-Mtr2,加速核质转运,从而提升翻译效率。这一机制在应激条件下尤为关键,帮助细胞快速适应环境变化。
XUTs和SUTs被发现与多核糖体结合,部分asRNA携带小开放阅读框(smORF),可能通过无义介导的降解(NMD)被清除。dsRNA在核输出中的优势解释了为何共表达asRNA的mRNA胞质比例更高,最终导致蛋白质产量增加。
尽管高等生物存在RNAi和免疫识别dsRNA的屏障,但天然反义转录本(NAT)仍可能通过类似机制调控基因表达。例如,SINEUP类asRNA通过5'UTR配对促进核糖体结合,而MIR-NATs则干扰翻译。组织特异性表达模式暗示asRNA在发育和疾病中具有精细调控功能。
asRNA介导的基因表达增强机制为理解lncRNA的进化意义和疾病关联提供了新框架。后续研究需解析dsRNA的结构特征、结合蛋白及其在高等生物中的保守性,为相关治疗策略开发奠定基础。
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