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IncRNA系列:lncRNA的生物學功能介紹
發布時間: 2021-09-02 點擊次數: 2773次(一)lncRNA 對于細胞周期及凋亡的調控作用
有研究報道,lncRNA 可以通過調節細胞周期和凋亡的方式,來影響細胞的增殖。例如,Gas5(growth arrest-specific 5,非編碼 RNA)在細胞周期阻滯的細胞內大量集聚。其發揮作用的機制是抑制對于糖皮質激素敏感的基因表達,使得細胞發生凋亡。Gas5 能與糖皮質激素受體上的“糖皮質激素反應元件"(glucocorticoid response element,GRE,該反應元件位于糖皮質激素受體的 DNA 結合結構域內)相結合,通過競爭性抑制的方式抑制由糖皮質激素受體誘導的 DNA 轉錄反應。
第二個例子是 lincRNA-p21(Long intergenic non-coding RNA-p21)。該分子由 p53 激活并在 p53 信號通路中發揮重要作用并誘導細胞凋亡。lincRNA-p21 和 hnRNP-K(heterogenous nuclear ribonucleoprotein-K)相互結合,并介導下游 hnRNP-K 的轉錄抑制作用。
第三個被詳細研究的分子是 lncRNA PANDA。lncRNA PANDA 位于 CDKN1A 基因轉錄起始位點上游 5kb 處,它的序列正好和 CDKN1A 的序列互補。它在 DNA 損傷引起的反應中發揮了重要的作用。在 DNA 發揮損傷后,p53 激活了 CDKN1A、PANDA 和 lincRNA-p21 的轉錄。PANDA 被轉錄后,和轉錄因子 NF-YA 相互結合并抑制凋亡。PANDA、lincRNA-p21 和 CDNK1A 這三個基因協同作用,最終影響了細胞周期阻滯和細胞凋亡。
(二)lncRNA 對于 mRNA 降解的調控作用
mRNA 在細胞內的豐度往往決定了蛋白表達的高低(雖然不絕對,但是大多數情況下如此)。而 mRNA 在細胞內的豐度,通常有兩個方面的原因決定:
1)轉錄的多少;
2)降解的快慢。其中,mRNA 的降解有多條途徑,而 lncRNA 則參與了其中 Staufen 1 介導的 mRNA 降解途徑(Staufen 1-mediated mRNA decay,SMD)。lncRNA 1/2-sbsRNA(Half-STAU1-binding site RNA)上的 Alu 元件(Alu element)能與 SMD 途徑中的靶分子上的 3'UTR 區域的 Alu 元件相互結合,形成完整的 STAU1 (Staufen1)結合位點(STAU1-binding site)。這個完整的位點激活了 STAU1,并介導了 STAU 與 mRNA 的結合。這是一種全新的 mRNA 降解機制,通過誘導蛋白與 mRNA 結合并調控 mRNA 的降解。
(三)lncRNA 調控蛋白翻譯
lncRNA 同樣可以直接調控蛋白的翻譯。在小鼠模型中發現了一條 lncRNA,它能直接和泛素羧基端水解酶 L1(ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1,UCHL1)結合,通過 SINEB2 重復序列(SINEB2 repeat)的介導,增加 UCHL1 的蛋白合成。另一個例子是,BACE-AS (一條 lncRNA 分子)是 BACE1 (β-site APP cleaving enzyme1)分子的反義轉錄產物。通過 BACE-AS 與 BACE1 mRNA 序列的互補結合,增強了 BACE1 mRNA 的穩定性,增加了 BACE1 蛋白在細胞內的表達量,最終參與了阿爾斯海默癥的發生。當然,lncRNA 的作用方式分類方法有很多,上述分類方法是通過 lncRNA 發揮的功能來進行 分類的。同樣,還可以根據 lncRNA 的作用方式來進行分類。