科學家揭示內含子來源環形RNA新分子及轉錄調控功能機制

　　9月27日，國際學術期刊《分子細胞》(Molecular Cell)發表了中科院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲組與計算生物學所楊力組的最新合作研究論文，發現來源于基因內含子區域的環形RNA新分子，揭示其成環機制及在基因轉錄調控中的重要功能。

　　眾所周知，人類基因組中存在大量被稱為基因組“暗物質(dark matter)”的非編碼序列，包括基因間非編碼序列、內含子非編碼序列等。基因間非編碼序列轉錄產生線形長非編碼RNA分子，具有5’帽子和3’尾巴結構;而內含子非編碼序列轉錄生成的RNA在剪接后被核酸外切酶快速降解，多數沒有生物學意義。陳玲玲研究組的最新研究成果發現了來源于內含子的環形非編碼RNA新分子(circular intronic RNA, ciRNA)，驗證其在多種人源細胞內穩定存在，揭示其成環關鍵核酸序列及機制(即利用這些成環關鍵核酸序列誘導線形RNA成環)。

　　更為重要的是，研究還揭示了部分ciRNAs定位在其轉錄位點附近，并通過和RNA轉錄聚合酶Ⅱ復合物的互相作用，順式調節其本位基因的表達水平。這項研究是該研究組在去年發表了內含子來源的sno-lncRNAs(Molecular Cell 2012年度最佳研究論文之一)后的又一重要發現。這些研究成果不僅發掘了蘊藏在人類基因組“暗物質”中的非編碼RNA新分子，而且深入探索了這些新的長非編碼RNA分子在基因表達調控中的重要功能作用。

　　最早的環形RNA分子在20世紀70年代于RNA病毒中發現。今年初，大規模測序證實了哺乳動物細胞內存在環形RNA，其通過“外顯子反向剪接成環(back splice circularization)”形成，定位于細胞漿中，可以調控microRNA的功能。值得一提的是，陳玲玲研究組發現的ciRNAs與這些已知的細胞漿環形RNA在產生來源、加工生成、細胞內定位以及功能調控方面均有顯著不同：ciRNAs來自于內含子序列，其生成依賴特定的成環關鍵核酸序列;成熟的ciRNAs定位在細胞核內并調控其本位基因的轉錄速度。因此，該項研究工作發現的內含子來源的環形RNA分子，在結構和概念上都是一類新型的長非編碼RNA分子，進一步豐富了人們對真核細胞轉錄組表達調控多樣性的認識。

　　該工作在當期Molecular Cell作為研究亮點(Issue Highlights)并獲得專評(preview);該研究同時也獲得了最近出版的Nature期刊的研究亮點專評(Research Highlights)，題目為“環形RNA促進基因表達(RNA boosts genes on a loop)”。

　　生化與細胞所博士研究生張楊和計算生物學所博士研究生張曉鷗為本文的共同第一作者。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、中科院和上海市科委的經費支持。

科學家揭示內含子來源環形RNA新分子及其轉錄調控功能機制