【佳學(xué)基因檢測】什么是lncRNA基因檢測？

基因檢測技術(shù)導(dǎo)讀：

lncRNA是人體的基因序列調(diào)控人的疾病發(fā)生和生長發(fā)育過程的一種形式。很多基因檢測機(jī)構(gòu)沒有把它列入基因檢測的范圍。基因解碼揭示lncRNA的序列變化會引起疾病的發(fā)生。基因檢測包括lncRNA突變序列會大幅度降低假陰性結(jié)果。

什么是長鏈非編碼RNA？

在研究人體的基因序列是如何影響疾病發(fā)生過程的時候，基因解碼領(lǐng)域提出了表觀遺傳學(xué)的概念。表觀遺傳學(xué)是研究基因表達(dá)發(fā)生了可遺傳的改變,而DNA序列不發(fā)生改變的一門生物學(xué)分支,對細(xì)胞的生長分化、人體器官的發(fā)育、腫瘤及其他疾病的發(fā)生發(fā)展非常重要。 [2]  表觀遺傳學(xué)的主要機(jī)制包括DNA甲基化、組蛋白修飾及非編碼RNA。非編碼RNA是指不能翻譯為蛋白的功能性RNA分子,其中常見的具調(diào)控作用的非編碼RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA以及長鏈非編碼RNA。大量的基因解碼研究表明非編碼RNA在表觀遺傳學(xué)及基因功能的調(diào)控中扮演了越來越重要的角色 。因此佳學(xué)基因率先把它納入基因檢測的范圍，又一次增加疾病致病基因的檢出率。

長鏈非編碼RNA

◆ 由200-100000 核保苷酸相互連接形成的RNA核酸分子

◆不編碼蛋白 [3] 

◆ lncRNA參與細(xì)胞內(nèi)多種過程調(diào)控，參與生長發(fā)育及疾病的發(fā)生

◆總的種類、數(shù)量還在不斷增加，功能日益明確 [3] 

長鏈非編碼RNA基因檢測的分類

◆Antisense lncRNA檢測 (反義長非編碼RNA) [3] 

◆intronic noncoding RNA檢查(內(nèi)含子非編碼RNA)

◆Large intergenic noncoding RNA體檢 (lincRNA) [3] 

◆Promoter-associated lncRNA測試(啟動子相關(guān)lncRNA)

◆UTR associated lncRNA篩查 (非翻譯區(qū)lncRNA) [3] 

非編碼RNA的功能解密

在近十余年的基因的作用方式的研究中，積累了大量的非編碼調(diào)控RNA對疾病發(fā)生的影響。2006年siRNA對生命活動的影響獲得了諾貝爾獎。然后microRNA被發(fā)現(xiàn)，并啟動了基因解碼研究。然后lncRNA成為基因信息解讀、解碼和注釋的焦點(diǎn)之一。豐富并加快了基因信息密碼解讀的正確性。

RNA不僅僅只承擔(dān)遺傳信息中間載體的輔助性角色，而是更多地承擔(dān)了各種調(diào)控功能。 [4]  lncRNA在發(fā)育和基因表達(dá)中發(fā)揮的復(fù)雜正確的調(diào)控功能極大地解釋了基因組復(fù)雜性之難題，同時也為人們從基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的維度來認(rèn)識生命體的復(fù)雜性開啟新的天地．研究者大部分研究集中于短 RNA如 microRNA，piRNA 等一些 ncRNA 生物生成機(jī)制和調(diào)控通路，甚至在一些人類復(fù)雜疾病中的功能，但是這都只是冰山一角。人們對lncRNA(Long noncoding RNAs, LncRNAs) 的認(rèn)識還處在初級階段，lncRNA起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學(xué)功能 [2]  。然而，有文獻(xiàn)研究表明，lncRNA參與了X染色 體沉默，基因組印記以及染色質(zhì)修飾，轉(zhuǎn)錄激活，轉(zhuǎn)錄干擾，核內(nèi)運(yùn)輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過程，lncRNA的這些調(diào)控作用也開始引起人們廣泛的關(guān)注。哺乳動物 基因組序列中4%~9%的序列產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄本是lncRNA（相應(yīng)的蛋白編碼RNA的比例是1%），雖然關(guān)于lncRNA的研究進(jìn)展迅猛，但是絕大部分的lncRNA的功能仍然是不清楚的，隨著研究的推進(jìn)，各類 lncRNA 的大量發(fā)現(xiàn)，lncRNA 的研究將是 RNA 基因組研究非常吸引人的一個方向，使人們逐漸認(rèn)識到基因組存在人類知之甚少的“暗物質(zhì)” [4]  。

特征

◆lncRNAs通常較長，具有mRNA樣結(jié)構(gòu)，經(jīng)過剪接，具有polyA尾巴與啟動子結(jié)構(gòu)，分化過程中有動態(tài)的表達(dá)與不同的剪接方式。 [1] 

◆lncRNAs啟動子同樣可以結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，如Oct3/4，Nanog, CREB, Sp1, c-myc, Sox2與p53，局部染色質(zhì)組蛋白同樣具有特征性的修飾方式與結(jié)構(gòu)特征 [1]  。

◆大多數(shù)的lncRNAs在組織分化發(fā)育過程中，都具有明顯的時空表達(dá)特異性，如有人針對小鼠的1300個lncRNAs進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在腦組織中的不同部位，lncRNAs具有不同的表達(dá)模式。

◆ 在腫瘤與其他疾病中有特征性的表達(dá)方式 [1]  。

◆序列上保守性較低，只有約12%的lncRNA可在人類之外的其它生物中找到 [4]  。

作用機(jī)制編輯 語音

1 編碼蛋白的基因上游啟動子區(qū)（橙色）轉(zhuǎn)錄，干擾下游基因（藍(lán)色）的表達(dá)；

2 抑制RNA聚合酶II或者介導(dǎo)染色質(zhì)重構(gòu)以及組蛋白修飾，影響下游基因（藍(lán)色）的表達(dá) [5]  ；

3 與編碼蛋白基因的轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈（紫色），干擾mRNA的剪切，形成不同的剪切形式 [2]  ；

4 與編碼蛋白基因的轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈（紫色），在Dicer酶的作用下產(chǎn)生內(nèi)源性siRNA； [2] 

5 與特定蛋白質(zhì)結(jié)合，lncRNA轉(zhuǎn)錄本（綠色）可調(diào)節(jié)相應(yīng)蛋白的活性；

6 作為結(jié)構(gòu)組分與蛋白質(zhì)形成核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體 [5]  ；

7 結(jié)合到特定蛋白質(zhì)上，改變該蛋白質(zhì)的細(xì)胞定位；

8 作為小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前體分子 [5]  。

主要運(yùn)用領(lǐng)域

長鏈非編碼 RNA 與細(xì)胞分化和個體

長鏈非編碼 RNA 的表達(dá)不僅具有細(xì)胞型和組織特異性, 一些長鏈非編碼 RNA 還僅在真核生物發(fā)育過程的特定階段表達(dá) [1]  。對線蟲和果蠅發(fā)育過程中長鏈非編碼 RNA 的表達(dá)研究發(fā)現(xiàn), 這類 RNA 分子呈現(xiàn)出動態(tài)的表達(dá)變化, 多數(shù)長鏈非編碼RNA 具有正確的時間和空間表達(dá)模式, 有的表達(dá)模式還保守地存在不同種的果蠅中 [5]  。原位雜交分析中發(fā)現(xiàn), 在黑腹果蠅的胚胎發(fā)育過程中高表達(dá)的33 個 mRNA-like 長鏈非編碼 RNA, 有 16 個僅在中樞或者外周神經(jīng)系統(tǒng)中得到表達(dá) [1]  。

長鏈非編碼 RNA 與人類疾病

研究發(fā)現(xiàn), 長鏈非編碼 RNA 的表達(dá)或功能異常與人類疾病的發(fā)生密切相關(guān), 其中就包括癌癥、退行性神經(jīng)疾病在內(nèi)的多種嚴(yán)重危害人類健康的重大疾病, 具體表現(xiàn)為長鏈非編碼 RNA 在序列和空間結(jié)構(gòu)上的異常、表達(dá)水平的異常、與結(jié)合蛋白相互作用的異常等 [3]  。

lncRNA與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系

由激活的AKT誘導(dǎo)的lncRNA-VAL(波形蛋白相關(guān)lncRNA LINC01546）有很有可能作為一個促轉(zhuǎn)移的分子，對激活A(yù)KT-誘導(dǎo)肺癌（LAD）腫瘤入侵、轉(zhuǎn)移和抗脫落凋亡發(fā)揮重要作用。針對VAL的化學(xué)合成siRNA在AKT過度激活導(dǎo)致的轉(zhuǎn)移中顯示出巨大的治療潛力。同時，和激活A(yù)KT的LAD細(xì)胞類似，盡管不能誘導(dǎo)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)， VAL通過直接與波形蛋白結(jié)合，并競爭性地消除Trim16依賴的波形蛋白的多泛素化和降解，發(fā)揮強(qiáng)大的促侵襲和促轉(zhuǎn)移作用。

lncRNA與肝癌發(fā)生的關(guān)系

發(fā)現(xiàn)HBx結(jié)合DLEU2 lncRNA啟動子區(qū)域，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄并誘導(dǎo)其在感染肝細(xì)胞中的積累。且發(fā)現(xiàn)核DLEU2可以直接結(jié)合HBx和EZH2的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶增強(qiáng)子，EZH2是PRC2復(fù)合體的催化活性亞基。計算模型和生化證據(jù)表明HBx和EZH2在DLEU2內(nèi)含子1中共享兩個優(yōu)先結(jié)合位點(diǎn)。HBx和DLEU2共同募集到cccDNA上取代了EZH2在病毒染色質(zhì)上的位置，以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄和病毒復(fù)制。DLEU2-HBx與靶宿主啟動子的結(jié)合解除了EZH2的抑制，并導(dǎo)致HBV感染細(xì)胞和HBV相關(guān)HCCs中EZH2/PRC2靶基因亞基的轉(zhuǎn)錄激活。

lncRNA與直腸癌發(fā)生的關(guān)系

在結(jié)直腸癌(CRC)中進(jìn)行了一項(xiàng)全基因組增強(qiáng)子元件的研究。發(fā)現(xiàn)PVT1位點(diǎn)是CRC中一個之前未被認(rèn)識的轉(zhuǎn)錄調(diào)控子，具有顯著的高增強(qiáng)子活性，賊終負(fù)責(zé)調(diào)控MYC癌基因的表達(dá)。PVT1位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的PVT1 lncRNA在CRCs患者腫瘤中高表達(dá)，且與CRCs II期和III期患者的低生存率相關(guān)(p <0.05)。PVT1位點(diǎn)的異常甲基化與相應(yīng)的PVT1 lncRNA的表達(dá)降低以及MYC基因的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。對CRC轉(zhuǎn)錄組的生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，PVT1位點(diǎn)還可能廣泛影響TGFβ/SMAD和Wnt/β- catenin兩條CRC相關(guān)信號通路中的其他關(guān)鍵基因的表達(dá)和功能。這篇文章認(rèn)為PVT1是一種新的促癌基因MYC的增強(qiáng)子，其活性是通過CRC中異常甲基化介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控來控制的。這篇研究結(jié)果也表明PVT1 lncRNA的表達(dá)是CRC有前途的預(yù)后生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)。

lncRNA基因解碼是2021年顯示出來的前沿技術(shù)

2020年從1月到11月，lncRNA在肺癌、肝癌、結(jié)直腸中高分的文章明顯比circRNA多2-3倍，雜志的分布根據(jù)腫瘤的不同有偏好性，但是總體是在Mol Cancer（ IF=15.302）上發(fā)表賊多，其次是Nat Commun（IF=12.121），而肝癌的lncRNA高分文章在Hepatology（IF= 14.679）上發(fā)表賊多。

lncRNA的機(jī)制研究中也比較豐富，除了lncRNA-miRNA-mRNA的內(nèi)源性競爭性研究，還有轉(zhuǎn)錄因子對lncRNA的調(diào)控，m6A修飾對lncRNA的調(diào)控，lncRNA調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，以及l(fā)ncRNA調(diào)控蛋白的降解和激活，lncRNA對染色質(zhì)的調(diào)控等等。

lncRNA研究的時間和機(jī)制已經(jīng)比較深入了，想要繼續(xù)在lncRNA上發(fā)高分文章，需要找新的切入點(diǎn)。例如尋找新的lncRNA，新藥或者是其他領(lǐng)域的老藥新用處理這3種腫瘤后探究起關(guān)鍵作用的lncRNA，腫瘤的更精細(xì)分類后的關(guān)鍵lncRNA的探究，lncRNA和表觀遺傳的聯(lián)合分析，以及l(fā)ncRNA和增強(qiáng)子、沉默子等DNA調(diào)控元件的相關(guān)作用對基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控等等。

參考資料

1.  植物非編碼RNA調(diào)控春化作用的表觀遺傳  ．中國知網(wǎng)[引用日期2014-12-20]

2.  長鏈非編碼RNA的作用機(jī)制及其研究方法  ．中國知網(wǎng)．2013年[引用日期2014-12-20]

3.  長鏈非編碼RNA研究進(jìn)展  ．中國知網(wǎng)．2014年[引用日期2014-12-21]

4.  表觀遺傳學(xué):生物細(xì)胞非編碼RNA調(diào)控的研究進(jìn)展  ．中國知網(wǎng)．2009年[引用日期2014-12-20]

5.  長鏈非編碼RNA的作用機(jī)制及其研究方法  ．中國知網(wǎng)．2013年[引用日期2014-12-21]

6.  Long noncoding RNAs: functional surprises from the RNA world  ．NCBI．2009[引用日期2015-08-10]