摆脱“垃圾”标签的非编码 RNA 研究进化新闻

摆脱“垃圾”标签的非编码 RNA 研究进化新闻

图片来源:Dcoetzee,公共领域,来自 Wikimedia Commons。

也许用不了多久,包括批评家在内的每个人都会在后视镜中看到“垃圾DNA”的概念。 在 自然方法 本月,编辑们为范式转变者发声。 “专注于非编码 RNA 的研究社区不断发展,”记者 Vivien Marx 在技术专题(开放获取)中写道。 但是“对该领域的怀疑是有历史的。” 就像黑马候选人带头一样,寻宝者似乎遥遥领先。 引人注目的是,标题是用过去时写的:“非编码 RNA 是如何开始离开垃圾场的。”

垃圾。 在一些人看来,这就是非编码 RNA (ncRNA) 的本质——被转录但不翻译成蛋白质的基因。 昆士兰大学研究员蒂姆·默瑟(Tim Mercer)在他的一篇 ncRNA 论文中回忆说 两个评论者说,“这很好”,第三个说,“这都是垃圾; 非编码 RNA 没有功能。” 在 Mercer 看来,关于 ncRNA 的争论普遍存在 从“全是垃圾”转变为“哪些是功能性的?” “他们在做什么?” 研究人员正在绘制地图 该领域的未来,这是本期第二个故事的主题。 ncRNA 领域的科学家们面临着怀疑并努力消除它。 [Emphasis added.]

Vivien Marx 列出了一些已被证明具有功能的“示例”ncRNA:

  1. 西斯特:这种 lncRNA 使雌性哺乳动物的一条 X 染色体失活。
  2. 紫胶 操纵子是乳糖转运和代谢所需的基因调控回路的一部分 大肠杆菌 在许多其他肠道细菌中。
  3. 麦克风 是最早发现的基因表达调节剂之一。 它抑制目标信使 RNA 响应环境压力的翻译。
  4. lin-4,一种 microRNA (miRNA),在转录后影响信使 RNA (mRNA) 的表达。

正如东弗吉尼亚医学院的 Aurora Esquela-Kerscher 指出的那样, lin-4 是个 miRNA超家族的创始成员。” 已在植物、动物和病毒基因组中鉴定出许多 miRNA,它们似乎影响多种细胞过程,包括 增殖、凋亡、分化、代谢和免疫反应。 学习 lin-4秀丽隐杆线虫 带来了对 miRNA 机制的基本理解。 miRNA 是“比最初预测的更复杂,“ 和他们 直接在细胞核和细胞质中发挥重要作用; 它们以积极和消极的方式调节基因。 “敬请期待——这些微小的 RNA 可能会给我们带来更大的惊喜!”

非编码 RNA 在细胞中无处不在。 有些就像开关一样,在不同的细胞类型和组织以及不同的发育阶段打开和关闭基因表达。

一旦研究人员发现 一种 miRNA 可以调节数百种不同的 mRNA ——这开始于 lin-4 – “它是 彻底改变游戏规则,”林斯科特说。 “突然, 我们有解释 给定路径的多少不同部分可能会受到影响 单个非编码元素。”

历史与展望

马克思的文章向读者介绍了 RNA 发现的简史,从 1869 年首次鉴定核酸到现在。 然而,该领域仍然缺乏成熟,因此设计倡导者不应急于假设基因组中的每个碱基都是功能性的。 当 ENCODE 联盟发现 80% 的基因组被转录时,这并不意味着所有这些转录本的功能都被理解了。

当时缺少什么,现在还缺少什么,他说,是 一种允许将 RNA 拟合到更大的调控方案中的理论. “因为所有的 例子 我们知道有点 一次性,”格特曼说。 例如,小核 RNA 将在剪接位点与内含子进行碱基配对,以指导剪接机制。 “你如何概括 超越拼接?” 他问。 小核仁 RNA 与 45S 前核糖体 RNA 碱基配对; 那是另一个“一次性。” 西斯特格特曼说,一种 lncRNA 沉默了雌性哺乳动物 X 染色体中两条 X 染色体中的一条,它提出了另一个外推挑战。 他说,关于 Xist 的证据被普遍接受,但它仍然存在 看似异常.

马克思总结说,基因组学显然已经超越了其早期以蛋白质为中心的思想,但“怀疑可能仍然存在,某些方面仍然难以证明。” 设计倡导者应该避免出现关于 ncRNA 功能的重复“只是这样的故事”。 Maite Huarte 建议说,“一些研究缺乏严谨性导致了一些研究人员的怀疑,我们面临着提供最好的证据来克服这种偏见的挑战。”

一个月前在 科学家, Christie Wilcox 写了一篇关于“大脑中的非编码调节器”的文章。 她的文章提供了一个关于 ncRNA 类型的有用信息图。 毕竟它们“不是那么不编码”:

非编码 RNA 可能有点用词不当。 至少一些 lncRNA、circRNA 和其他所谓的非编码基因组区域的转录本 事实上,确实包含编码微肽的开放阅读框。

编码-非编码 命名法 用于 RNA 出现在基因组测序的早期。 昆士兰大学分子神经科学家 Timothy Bredy 说:“这就是人类的天性,必须对所有事物进行划分。” 但是当谈到 RNA 可以采取的多种形式时,研究人员现在知道 这种限制性的盒子并不能捕捉到现实。 “我们必须想出一个 描述它们的新方法——比如多维或多功能 RNA 物种,”他说。

前方的路

在一篇配套文章中 自然方法, 马克思期待“ncRNAs 的未来之路”。 既然 GENCODE 已经确定了 20,000 个 lncRNA,FANTOM 联盟已经确定了 30,000 个,当务之急是“开发和应用方法来识别和理解 lncRNA 和 RNA 网络的作用”,以便科学界可以公布明确的结果并提出应用.

随着事情从关于垃圾和转录噪音的全面陈述转变任务转移到 探索功能的实用性 ncRNA 以揭示它们的 在分化、发育和疾病中的作用,默瑟说。 他看到新一代科学家安顿下来 在该领域成就的基础上“努力工作”,其中技术开发和应用很重要。 例如,将方法结合起来很重要——现有的方法和仍有待开发的新方法。

虽然“不缺乏 ncRNA”(马克思指出,人类基因组有 96,411 个 lncRNA 基因和 173,112 个 lncRNA 转录本),但解开基因组网络的复杂性需要时间。 选择性剪接可以影响 ncRNA,产生不同的功能,就像它对蛋白质编码转录本所做的那样。 但由于 ncRNA 的敲除实验不如基因敲除实验那样确定,因此不能过快地从观察中概括。 在一种细胞类型中发生的事情在另一种细胞类型中可能会以不同的方式运作。 新南威尔士大学的 John Mattick 对基因组的功能能力持乐观态度:

Mattick 说,基因组是转录的“压缩文件”,包含多层信息。 “人类基因组令人难以置信 信息密集,“ 他说。 例如,ncRNA 以尚未被破译的方式参与大脑发育。 “只有 这些东西的整个世界都在分化和发展的不同阶段产生,而我们几乎没有触及表面 哪些人做什么。”

加州大学圣地亚哥分校的 Gene Yao 将基因组视为 异构体 涉及基因和非编码区。 这样看来,与人类基因组计划完成时令生物化学家惊讶的少数基因相比,基因组中包含的信息要多得多。

Yeo 建议记住,除了大约 25,000 个人类基因之外,还有 成百上千的替代异构体。 “当我想到 RNA 时,我认为真的是同种型,”他说。 因为同种型不能通过原位杂交来区分,“我会说我们丢失了 80% 的图片,”例如亚细胞效应。 这增加了不容易实现的活细胞测量。

带来批评者

仍然有批评者认为 RNA 研究界“夸大了 lncRNA 功能的程度”并提出了未经证实的说法。 他们认为,这些示例还不能推广到其他功能未知的 ncRNA。 支持者回应说,进展是艰难的。 在不影响其他任何东西的情况下干扰 ncRNA 要困难得多。 非编码 RNA 不像许多基因那样“进化上保守”——这是遗传学家用来评估可能的功能重要性的线索。 每个 ncRNA 都必须在其细胞类型和发育背景下进行评估。

一些批评者指出 ncRNA 的低表达水平认为它们不可能那么重要。 马克思让加州理工学院的米奇·古特曼回应; 他指出,“lncRNAs ‘可以超越它们的重量’,并以非化学计量的方式发挥作用来放大效果。” 以此类推,一个开关可以打开或关闭很多东西。 Wilcox 引用杜克大学发育神经生物学家 Debra Silver 的话:

“这有点像击球,因为没有更好的术语,几乎 主调节器 基因表达,”西尔弗说。 “通过这样做, 可能以非常细胞特异性、组织特异性、时间特异性的方式影响其靶标的基因表达,而这本身 然后可能会影响低于该值的下游目标的表达。” 正因为如此,她补充道,“尽管我们人类和黑猩猩的基因组在全球范围内的 DNA 水平非常相似,但仍有 RNA 水平上的一系列调控变化可能对人类特异性特征产生协同作用。”

Wilcox 同意 RNA 在过去 10 到 15 年中得到了“更多关注”,但该领域需要超越编目阶段并确定数千个已识别 ncRNA 的功能。 “研究非编码 RNA 的一个棘手方面是它们不会单独行动,”她说。 “相反,它们在细胞中的网络和系统中发挥作用,在实验模型中概括起来可能很棘手。”

这些是目前在 RNA 研究领域正在进行的辩论的例子。 现在已经收集了关于基因组非编码区域的大量数据,研究人员正忙于分析和理解它。 越来越多的年轻科学家选择 RNA 研究作为他们的职业专长。 毫不夸张地说,设计倡导者可以期待这场科学革命,期待基因组中特定的复杂程度将继续增长。


#摆脱垃圾标签的非编码 #RNA #研究进化新闻

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

美国宇航局的补给任务将科学实验带到空间站——抛物线 Previous post 我们去圣巴特
帮助拯救庄园的想法如何推动了 F1 最新的赞助商革命 Next post 帮助拯救庄园的想法如何推动了 F1 最新的赞助商革命