引導大腦發育的“垃圾DNA”

熒光染料追蹤的lncRNA

　　引導大腦發育的“垃圾DNA”

　　近日，加州大學舊金山分校(University of California, San Francisco)的研究人員發現，曾被當做是“垃圾”的一種特異性DNA在大腦發育中發揮了重要的作用，并有可能與幾種毀滅性的神經系統疾病相關。這一在小鼠中獲得的研究發現有可能進一步地推動研究人員競相辨別一些長期遭受忽視的DNA片段在小鼠和人類基因組中的作用。相關研究在線刊登在了近期的《細胞干細胞》(Cell stem cell)雜志上。

　　一直以來，研究人員都忙于探索在各種基因組計劃中發現的基因，確定這些基因編碼蛋白質的作用。在大量的基因組基因被發現的同時，這些所謂的垃圾DNA卻很大程度上被擱置在一邊，遭受忽視。

　　這項最新研究中，科學家對稱作長鏈非編碼RNA(lncRNA)的分子開展了研究。這些“神秘的”RNA分子在大腦中的功能才剛剛開始被發現。

　　研究人員通過廣泛的計算分析確立牽連效應(guilt by association)，將細胞內的lncRNAs與基因激活聯系起來，特異性地觀測了與特殊發育信號通路或是某些疾病進程相關的模式。

　　研究人員發現了88個長鏈非編碼RNAs與亨廷頓氏病之間存在關聯。此外，數組特異的長鏈非編碼RNAs與阿爾茨海默氏癥、驚厥性癇性發作、嚴重抑郁癥和各種癌癥之間存在較弱的相關性。

　　lncRNA對比信使RNA

　　不同于信使RNA是由基因DNA轉錄，并起引導蛋白質生成的作用，lncRNA分子不攜帶蛋白質藍圖。由于這一原因，人們長期以來認為它們對于細胞的命運或行為沒有影響。

　　但lncRNAs也是以與信使RNA相同的方式從DNA轉錄，也是由獨特的核苷酸構件序列構成。

　　有證據表明，lncRNAs可以將結構性蛋白連接到染色體上，通過這樣做在不改變遺傳密碼的情況下來間接影響基因激活和細胞生理學。換句話說，在細胞內，lncRNA分子通過表觀遺傳機制起作用。

　　科學家們將焦點放在了生成各種中樞神經系統細胞類型的腦細胞上。它們被發現存在于稱作側腦室下區 (subventricular zone)的大腦區域。側腦室下區是亨廷頓氏病神經元遭受破壞的大腦區域。

　　研究人員組合幾種先進的技術對DNA和RNA進行了測序和分析，鑒別了某些化學改變發生在染色體上的位置，并鑒別了中樞神經系統中特異細胞類型上的 lncRNAs。這項研究揭示了9000個被認為廣泛存在于從小鼠到人類的哺乳動物中的lncRNAs分子，其中大約2000個從前從未報道。

　　事實上，研究人員生成了太多的數據，單靠他們自己無法廣泛進行探索。為此，科學家建立了一個網站，供想要研究lncRNAs在發育和疾病中作用的其他研究人員獲取數據。

　　研究人員表示，這里有足夠的數據供幾個實驗室開展研究。對于從事長鏈非編碼RNA研究的科學家而言，成年大腦中新神經元的生成、神經干細胞和腦發育，以及胚胎干細胞應該會是他們的興趣所在。