核糖核酸(RNA)是一類重要的遺傳物質,經編碼轉錄成蛋白質則是它的重要功能之一。不過,研究發現,非編碼RNA占人類基因組轉錄產物的90%以上。由于不參與編碼,這類RNA曾被認為是人類基因組的“暗物質”或者“垃圾”。
近年來,大量新研究成果表明非編碼RNA是許多生命過程中富有活力的參與者。2006年,中科院院士、中科院生物物理研究所研究員陳潤生等人按照堿基個數的多少,將非編碼RNA分為小、中、長三類。小非編碼RNA上的堿基小于50個,中非編碼RNA上的堿基為50到500個,而長非編碼 RNA上的堿基則超過500個。
日前,陳潤生向《中國科學報》記者表示:“目前,生命科學界已經對小非編碼RNA開展了大量研究工作,長非編碼RNA的機制和功能研究則應當受到關注。”
但是,研究表明,在模式生物中,相比單細胞生物,多細胞生物含非編碼RNA更多,非編碼RNA代表了哺乳動物及幾乎所有復雜生物基因組的主要產物。對此,陳潤生認為:“非編碼序列一定具有某種生物學功能,這意味著存在信息的發放。”
隨著后基因組時代的來臨,深度測序技術逐漸成熟,非編碼RNA成為該領域的研究熱點。與疾病緊密相關的非編碼RNA研究已經數不勝數,在每一期國際頂尖的學術期刊上都能見到世界各地科學家針對非編碼RNA的研究成果。
陳潤生舉例指出,研究已經發現,一類被稱為“PCGEM1”的非編碼RNA與前列腺癌相關,名為“MALAT-1”的非編碼RNA則和非小細胞肺癌的發生相關。“過去,對于腫瘤的研究大多集中在蛋白上,非編碼RNA研究告訴我們,核酸的突變也能引起腫瘤。”陳潤生說。
盡管長度小于50個堿基的非編碼RNA的研究已經取得突破性進展,但具有功能且長度大于50個堿基的非編碼RNA只有作為個別例子被發現。
RNA長度超過100個堿基時將會發生分子折疊,具有生物空間結構的長非編碼和小分子RNA相比,兩者的生物作用機制可能有較大差異。陳潤生認為:“系統發現新的長非編碼RNA,研究它們的空間結構與功能,可能會為我們帶來更多的創新機會。”
當然,研究者也認識到長非編碼RNA研究的困難。例如,海量實驗數據將帶來較大的計算量和分析難度,人體內龐大數量的微生物將增加鑒別人類長非編碼RNA的復雜程度。此外,如何從普通RNA中識別長非編碼RNA以及如何發現長非編碼RNA的功能,也是該領域研究面臨的挑戰。
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