重新平衡非编码RNA研究议程:长链非编码RNA与环状RNA研究的未来方向

《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》:Rebalancing the non-coding RNA research agenda: future directions for long non-coding RNA and circular RNA research

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE 17.5

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  长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(circRNA)生物学在过去20年间发生了翻天覆地的变化。曾被视为转录噪音的lncRNA如今被公认为染色质、转录、RNA加工和翻译的调节因子。circRNA已从一种新奇现象转变为一类具有自身反向剪接生物学机制且处于

  
长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(circRNA)生物学在过去20年间发生了翻天覆地的变化。曾被视为转录噪音的lncRNA如今被公认为染色质、转录、RNA加工和翻译的调节因子。circRNA已从一种新奇现象转变为一类具有自身反向剪接生物学机制且处于临床开发早期阶段的分子。人类基因组中注释的lncRNA基因数量已超过蛋白质编码基因数量,基于lncRNA和circRNA的治疗方法现已进入临床管线。《Experimental & Molecular Medicine》(EMM)密切关注了这一发展,其2024年调控RNA特辑反映了研究人员当时认为最有前景的方向。
论文《重新平衡非编码RNA研究议程:长链非编码RNA与环状RNA研究的未来方向》发表于《Experimental & Molecular Medicine》(EMM),是一篇展望领域未来方向的社论。过去20年,长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(circRNA)生物学经历了深刻变革:lncRNA从被认为转录噪音转变为染色质、转录、RNA加工和翻译的调节因子;circRNA则成为具有独特反向剪接机制并进入临床开发早期阶段的分子类别。然而,当前该领域大量文献遵循高度统一的模式:报道一种lncRNA或circRNA在疾病中差异表达,在细胞系中敲低产生表型,动物模型验证,小规模患者样本显示表达方向,再用生物信息学预测微小RNA(miRNA)靶标,用荧光素酶实验证实相互作用,最后提出竞争性内源RNA(ceRNA)或miRNA海绵机制。此类重复性研究虽在方法上日益完善,但在概念上鲜有新增价值。研究人员指出,ceRNA假说早在十年前就受到定量方面的质疑,许多lncRNA的拷贝数过低,不足以有效滴定细胞内的miRNA库,但该模板依然极为普遍。因此,亟需调整研究重心,从关注这些分子对其他分子的作用,转向关注分子自身的内在属性。

为支持这一观点,研究人员对EMM过去十年(2016年6月至2026年5月)发表的35篇lncRNA和circRNA研究论文进行了回顾性分析。结果显示,其中89%聚焦于ceRNA或描述性lncRNA-蛋白结合机制;43%提出ceRNA或miRNA海绵机制,46%通过pull-down和荧光素酶实验表征lncRNA-蛋白结合;仅有一篇涉及下文五大未充分探索领域之一,且没有任何一篇将生物发生、RNA结构、绝对定量或异构体特异性功能作为首要机制主张。基于此,研究人员提出五个最有前景的开放研究方向,并认为它们共同体现了一种视角转变:lncRNA或circRNA本身,而非其对其他分子的作用,应当成为研究焦点。

研究人员所采用的核心方法是文献回顾与批判性分析,而非实验研究。具体来说,他们选取了EMM期刊在2016年6月至2026年5月间发表的35篇以lncRNA或circRNA为研究对象的原始论文,按机制类型进行人工分类和频次统计,并将这些论文的机制侧重点与预设的五个未充分探索领域进行对照检查。此外,研究人员援引了转录组规模分析、单分子荧光原位杂交和绝对定量研究等已有文献数据来支撑其定量论点。研究不涉及新实验样本或队列,也未进行湿实验操作。

研究结果部分以五个小标题分别阐述了未充分探索领域:

Section 1: Upstream regulation of long non-coding RNAs(lncRNA的上游调控)。研究人员通过基因组规模分析发现,lncRNA启动子具有独特的转录因子结合模式,提示其拥有独立的调控程序;然而大多数与疾病相关的lncRNA由哪些转录因子驱动、受何种信号激活、为何呈组织或疾病特异性表达,目前仍不清楚。此外,lncRNA通常半衰期短,其降解由核内和胞质监视机制决定,但该环节很少成为机制研究的焦点。

Section 2: Biogenesis and host gene relationship of circular RNAs(circRNA的生物发生及其与宿主基因的关系)。几乎每篇circRNA论文都研究其功能,很少探究反向剪接为何发生。已知反向剪接涉及侧翼反向重复序列、内含子长度不对称等顺式元件和多种反式作用RNA结合蛋白,且受缺氧、DNA损伤和免疫激活等应激重塑,但具体机制大多未知。circRNA与其宿主基因是否耦合或独立、产生circRNA是否以牺牲线性信使RNA(mRNA)为代价、是否存在反馈调控,同样是悬而未决的问题。

Section 3: Structure and function(结构与功能)。蛋白质生物化学早已确立没有结构便无法声称机制的准则,但lncRNA和circRNA研究较少采用该标准。研究人员认为,利用体内化学探测、核糖核蛋白复合物冷冻电镜和改善后的计算结构预测,识别lncRNA或circRNA的结构模块、确定驱动蛋白相互作用的元件并检验RNA修饰如何改变折叠,将推动领域迈向真正的机制研究,也为靶向RNA的治疗提供基础。

Section 4: Quantitative biology(定量生物学)。机制是一种定量主张。单分子荧光原位杂交和绝对定量研究显示,约40%的lncRNA在细胞中拷贝数不超过10,在此浓度下多数经典海绵或支架机制无法运行。研究人员呼吁论文报告拷贝数、半衰期和提议机制的化学计量合理性,并将多年来用于转录因子和信号通路研究的定量严格性扩展至该领域。

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