PNAS驚人發現：基因轉錄成雙對

　　DNA轉錄是指根據DNA模板生成信使RNA用于蛋白質合成的過程。現在Whitehead研究所的科學家發現，編碼蛋白的DNA在開始轉錄時會同時啟動一個逆向轉錄程序，生成相應的長非編碼RNA（lncRNA）。而且，在干細胞分化為其他類型細胞的過程中，成對mRNA 和lncRNA的轉錄是相協調的。這一發現有助于人們重新理解基因的組織形式及其調控。

　　“基因成對出現，讓我們非常驚訝，” Whitehead研究所的Richard Young說，他也是麻省理工MIT的生物學教授。“人類干細胞約兩萬個活躍的蛋白編碼基因中，每一個mRNA基因的上游都存在一個與之一同轉錄的lncRNA基因。我們投入了那么多精力來研究蛋白編碼基因，但卻從未注意到這一點，蛋白編碼基因（即mRNA基因）與lncRNA基因是成對的。一旦你激活mRNA基因，也就激活了lncRNA基因。”這項研究發表在本周的美國國家科學院院刊PNAS雜志上。

　　迄今為止，人們一直認為轉錄機器在啟動子與DNA結合后，就沿著DNA鏈朝一個方向移動，依據蛋白編碼基因生成mRNA。其他不作為蛋白模板的RNA在調控基因表達、發育和疾病中有重要作用，盡管這些RNA（包括lncRNA）也是通過轉錄生成的，但科學家們并不了解lncRNA轉錄的起始機制，也清楚大部分lncRNA基因在基因組中的定位。長非編碼RNA是指長度超過三百個核苷酸的RNA分子，其上沒有任何編碼蛋白的閱讀框。

　　通過研究人類和小鼠的胚胎干細胞，研究人員獲得了驚人的發現。研究顯示，絕大多數lncRNA基因與mRNA基因相鄰，其中大部分lncRNA（65%）的轉錄起始點就在相應mRNA基因的活性啟動子上，lncRNA的轉錄在此處向“上游”反向運行。

　　研究人員指出，當轉錄機器結合到啟動子上時，一邊向“下”啟動mRNA轉錄，一邊向“上”啟動相鄰的lncRNA轉錄。他們還發現，隨著胚胎干細胞開始分化為其他類型細胞，成對mRNA/lncRNA受到的調控是一致的，同時上調或下調。這進一步證明了mRNA和lncRNA轉錄之間的關聯。

　　“我認為這是一大突破，”文章的共同作者，Young實驗室的博后Alla Sigova說。“這項研究為mRNA和lncRNA合成提供了一個統一規則，為研究疾病中的lncRNA誤調節帶來了新的啟示。舉例來說，在癌癥中一些mRNA被上調或下調，那么其配對的lncRNA也可能受到了與癌癥有關的影響。”