【佳學基因檢測】什么是lncRNA基因檢測？

基因檢測技術導讀：

lncRNA是人體的基因序列調控人的疾病發(fā)生和生長發(fā)育過程的一種形式。很多基因檢測機構沒有把它列入基因檢測的范圍?；蚪獯a揭示lncRNA的序列變化會引起疾病的發(fā)生。基因檢測包括lncRNA突變序列會大幅度降低假陰性結果。

什么是長鏈非編碼RNA？

在研究人體的基因序列是如何影響疾病發(fā)生過程的時候，基因解碼領域提出了表觀遺傳學的概念。表觀遺傳學是研究基因表達發(fā)生了可遺傳的改變,而DNA序列不發(fā)生改變的一門生物學分支,對細胞的生長分化、人體器官的發(fā)育、腫瘤及其他疾病的發(fā)生發(fā)展非常重要。 [2]  表觀遺傳學的主要機制包括DNA甲基化、組蛋白修飾及非編碼RNA。非編碼RNA是指不能翻譯為蛋白的功能性RNA分子,其中常見的具調控作用的非編碼RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA以及長鏈非編碼RNA。大量的基因解碼研究表明非編碼RNA在表觀遺傳學及基因功能的調控中扮演了越來越重要的角色 。因此佳學基因率先把它納入基因檢測的范圍，又一次增加疾病致病基因的檢出率。

長鏈非編碼RNA

◆ 由200-100000 核保苷酸相互連接形成的RNA核酸分子

◆不編碼蛋白 [3] 

◆ lncRNA參與細胞內多種過程調控，參與生長發(fā)育及疾病的發(fā)生

◆總的種類、數(shù)量還在不斷增加，功能日益明確 [3] 

長鏈非編碼RNA基因檢測的分類

◆Antisense lncRNA檢測 (反義長非編碼RNA) [3] 

◆intronic noncoding RNA檢查(內含子非編碼RNA)

◆Large intergenic noncoding RNA體檢 (lincRNA) [3] 

◆Promoter-associated lncRNA測試(啟動子相關lncRNA)

◆UTR associated lncRNA篩查 (非翻譯區(qū)lncRNA) [3] 

非編碼RNA的功能解密

在近十余年的基因的作用方式的研究中，積累了大量的非編碼調控RNA對疾病發(fā)生的影響。2006年siRNA對生命活動的影響獲得了諾貝爾獎。然后microRNA被發(fā)現(xiàn)，并啟動了基因解碼研究。然后lncRNA成為基因信息解讀、解碼和注釋的焦點之一。豐富并加快了基因信息密碼解讀的正確性。

RNA不僅僅只承擔遺傳信息中間載體的輔助性角色，而是更多地承擔了各種調控功能。 [4]  lncRNA在發(fā)育和基因表達中發(fā)揮的復雜正確的調控功能極大地解釋了基因組復雜性之難題，同時也為人們從基因表達調控網絡的維度來認識生命體的復雜性開啟新的天地．研究者大部分研究集中于短 RNA如 microRNA，piRNA 等一些 ncRNA 生物生成機制和調控通路，甚至在一些人類復雜疾病中的功能，但是這都只是冰山一角。人們對lncRNA(Long noncoding RNAs, LncRNAs) 的認識還處在初級階段，lncRNA起初被認為是基因組轉錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉錄的副產物，不具有生物學功能 [2]  。然而，有文獻研究表明，lncRNA參與了X染色 體沉默，基因組印記以及染色質修飾，轉錄激活，轉錄干擾，核內運輸?shù)榷喾N重要的調控過程，lncRNA的這些調控作用也開始引起人們廣泛的關注。哺乳動物 基因組序列中4%~9%的序列產生的轉錄本是lncRNA（相應的蛋白編碼RNA的比例是1%），雖然關于lncRNA的研究進展迅猛，但是絕大部分的lncRNA的功能仍然是不清楚的，隨著研究的推進，各類 lncRNA 的大量發(fā)現(xiàn)，lncRNA 的研究將是 RNA 基因組研究非常吸引人的一個方向，使人們逐漸認識到基因組存在人類知之甚少的“暗物質” [4]  。

特征

◆lncRNAs通常較長，具有mRNA樣結構，經過剪接，具有polyA尾巴與啟動子結構，分化過程中有動態(tài)的表達與不同的剪接方式。 [1] 

◆lncRNAs啟動子同樣可以結合轉錄因子，如Oct3/4，Nanog, CREB, Sp1, c-myc, Sox2與p53，局部染色質組蛋白同樣具有特征性的修飾方式與結構特征 [1]  。

◆大多數(shù)的lncRNAs在組織分化發(fā)育過程中，都具有明顯的時空表達特異性，如有人針對小鼠的1300個lncRNAs進行研究，發(fā)現(xiàn)在腦組織中的不同部位，lncRNAs具有不同的表達模式。

◆ 在腫瘤與其他疾病中有特征性的表達方式 [1]  。

◆序列上保守性較低，只有約12%的lncRNA可在人類之外的其它生物中找到 [4]  。

作用機制編輯 語音

1 編碼蛋白的基因上游啟動子區(qū)（橙色）轉錄，干擾下游基因（藍色）的表達；

2 抑制RNA聚合酶II或者介導染色質重構以及組蛋白修飾，影響下游基因（藍色）的表達 [5]  ；

3 與編碼蛋白基因的轉錄本形成互補雙鏈（紫色），干擾mRNA的剪切，形成不同的剪切形式 [2]  ；

4 與編碼蛋白基因的轉錄本形成互補雙鏈（紫色），在Dicer酶的作用下產生內源性siRNA； [2] 

5 與特定蛋白質結合，lncRNA轉錄本（綠色）可調節(jié)相應蛋白的活性；

6 作為結構組分與蛋白質形成核酸蛋白質復合體 [5]  ；

7 結合到特定蛋白質上，改變該蛋白質的細胞定位；

8 作為小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前體分子 [5]  。

主要運用領域

長鏈非編碼 RNA 與細胞分化和個體

長鏈非編碼 RNA 的表達不僅具有細胞型和組織特異性, 一些長鏈非編碼 RNA 還僅在真核生物發(fā)育過程的特定階段表達 [1]  。對線蟲和果蠅發(fā)育過程中長鏈非編碼 RNA 的表達研究發(fā)現(xiàn), 這類 RNA 分子呈現(xiàn)出動態(tài)的表達變化, 多數(shù)長鏈非編碼RNA 具有正確的時間和空間表達模式, 有的表達模式還保守地存在不同種的果蠅中 [5]  。原位雜交分析中發(fā)現(xiàn), 在黑腹果蠅的胚胎發(fā)育過程中高表達的33 個 mRNA-like 長鏈非編碼 RNA, 有 16 個僅在中樞或者外周神經系統(tǒng)中得到表達 [1]  。

長鏈非編碼 RNA 與人類疾病

研究發(fā)現(xiàn), 長鏈非編碼 RNA 的表達或功能異常與人類疾病的發(fā)生密切相關, 其中就包括癌癥、退行性神經疾病在內的多種嚴重危害人類健康的重大疾病, 具體表現(xiàn)為長鏈非編碼 RNA 在序列和空間結構上的異常、表達水平的異常、與結合蛋白相互作用的異常等 [3]  。

lncRNA與腫瘤轉移的關系

由激活的AKT誘導的lncRNA-VAL(波形蛋白相關lncRNA LINC01546）有很有可能作為一個促轉移的分子，對激活AKT-誘導肺癌（LAD）腫瘤入侵、轉移和抗脫落凋亡發(fā)揮重要作用。針對VAL的化學合成siRNA在AKT過度激活導致的轉移中顯示出巨大的治療潛力。同時，和激活AKT的LAD細胞類似，盡管不能誘導上皮間充質轉化(EMT)， VAL通過直接與波形蛋白結合，并競爭性地消除Trim16依賴的波形蛋白的多泛素化和降解，發(fā)揮強大的促侵襲和促轉移作用。

lncRNA與肝癌發(fā)生的關系

發(fā)現(xiàn)HBx結合DLEU2 lncRNA啟動子區(qū)域，增強轉錄并誘導其在感染肝細胞中的積累。且發(fā)現(xiàn)核DLEU2可以直接結合HBx和EZH2的組蛋白甲基轉移酶增強子，EZH2是PRC2復合體的催化活性亞基。計算模型和生化證據(jù)表明HBx和EZH2在DLEU2內含子1中共享兩個優(yōu)先結合位點。HBx和DLEU2共同募集到cccDNA上取代了EZH2在病毒染色質上的位置，以促進轉錄和病毒復制。DLEU2-HBx與靶宿主啟動子的結合解除了EZH2的抑制，并導致HBV感染細胞和HBV相關HCCs中EZH2/PRC2靶基因亞基的轉錄激活。

lncRNA與直腸癌發(fā)生的關系

在結直腸癌(CRC)中進行了一項全基因組增強子元件的研究。發(fā)現(xiàn)PVT1位點是CRC中一個之前未被認識的轉錄調控子，具有顯著的高增強子活性，賊終負責調控MYC癌基因的表達。PVT1位點轉錄的PVT1 lncRNA在CRCs患者腫瘤中高表達，且與CRCs II期和III期患者的低生存率相關(p <0.05)。PVT1位點的異常甲基化與相應的PVT1 lncRNA的表達降低以及MYC基因的表達呈負相關。對CRC轉錄組的生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，PVT1位點還可能廣泛影響TGFβ/SMAD和Wnt/β- catenin兩條CRC相關信號通路中的其他關鍵基因的表達和功能。這篇文章認為PVT1是一種新的促癌基因MYC的增強子，其活性是通過CRC中異常甲基化介導的表觀遺傳調控來控制的。這篇研究結果也表明PVT1 lncRNA的表達是CRC有前途的預后生物標志物和潛在的治療靶點。

lncRNA基因解碼是2021年顯示出來的前沿技術

2020年從1月到11月，lncRNA在肺癌、肝癌、結直腸中高分的文章明顯比circRNA多2-3倍，雜志的分布根據(jù)腫瘤的不同有偏好性，但是總體是在Mol Cancer（ IF=15.302）上發(fā)表賊多，其次是Nat Commun（IF=12.121），而肝癌的lncRNA高分文章在Hepatology（IF= 14.679）上發(fā)表賊多。

lncRNA的機制研究中也比較豐富，除了lncRNA-miRNA-mRNA的內源性競爭性研究，還有轉錄因子對lncRNA的調控，m6A修飾對lncRNA的調控，lncRNA調控基因的轉錄，以及l(fā)ncRNA調控蛋白的降解和激活，lncRNA對染色質的調控等等。

lncRNA研究的時間和機制已經比較深入了，想要繼續(xù)在lncRNA上發(fā)高分文章，需要找新的切入點。例如尋找新的lncRNA，新藥或者是其他領域的老藥新用處理這3種腫瘤后探究起關鍵作用的lncRNA，腫瘤的更精細分類后的關鍵lncRNA的探究，lncRNA和表觀遺傳的聯(lián)合分析，以及l(fā)ncRNA和增強子、沉默子等DNA調控元件的相關作用對基因的轉錄調控等等。

參考資料

1.  植物非編碼RNA調控春化作用的表觀遺傳  ．中國知網[引用日期2014-12-20]

2.  長鏈非編碼RNA的作用機制及其研究方法  ．中國知網．2013年[引用日期2014-12-20]

3.  長鏈非編碼RNA研究進展  ．中國知網．2014年[引用日期2014-12-21]

4.  表觀遺傳學:生物細胞非編碼RNA調控的研究進展  ．中國知網．2009年[引用日期2014-12-20]

5.  長鏈非編碼RNA的作用機制及其研究方法  ．中國知網．2013年[引用日期2014-12-21]

6.  Long noncoding RNAs: functional surprises from the RNA world  ．NCBI．2009[引用日期2015-08-10]