深圳子科生物報道：長期以來，人們一直認為DNA儲存遺傳信息，蛋白質是生命活動的執行者，而RNA僅僅是將遺傳信息從DNA傳遞給蛋白質的中間分子。但是，隨著人類基因組計劃的完成，科學家們驚訝的發現，可以編碼蛋白質的基因只有25000個左右，僅占基因組序列的2%，而98%基因組序列都是非蛋白編碼區，包含DNA復制和基因表達調控元件以及大量的非編碼RNA基因（指一類以非編碼RNA為終產物的基因）。非編碼RNA因為沒有經典的蛋白開放閱讀框（ORF），在基因組中難以被識別和鑒定，被稱為基因組的“暗物質”，小部分被鑒定到的非編碼RNA也被認為是轉錄的噪聲，不具有生物學功能。

2003年，由美國牽頭啟動的“人類DNA元件百科全書計劃”（ENCODE）顯示，大約80%的人類基因組序列可以被轉錄，隨后，不同種類，功能各異的非編碼RNA被相繼鑒定出來，人們驚訝的發現：非編碼RNA的數目遠遠大于蛋白編碼基因的數目，它們絕不是轉錄中的噪聲和垃圾。

那么，人類為什么會有數量如此龐大的非編碼RNA基因呢？這些非編碼RNA在生命活動中又扮演了怎樣的角色，發揮了什么功能呢？除了早期已知的rRNA， tRNA， snRNA和snoRNA之外， 近年來研究比較熱門的小非編碼RNA(sncRNA)、長非編碼RNA(lncRNA)和環狀RNA(circRNA)等都得到了大規模的鑒定. 在sncRNA中， 研究較為透徹的包括microRNA， siRNA和與Piwi蛋白互作的RNA (piRNA)三大類。這些非編碼RNA雖然不編碼蛋白，但是卻以RNA的形式參與了多種細胞活動，包括基因的激活和沉默，RNA的剪接、修飾和編輯，蛋白質的翻譯等（下圖），而非編碼RNA在疾病，特別是在腫瘤發生和轉化過程中的作用，一直是該研究領域的重點和熱點。

我國的非編碼RNA研究開展時間較早，建立了良好的基礎和體系，近年來也有一系列成果登上學術界*期刊，走在了非編碼RNA研究的前列，也涌現了一批RNA研究的學術帶頭人。四川大學生命科學學院的宋旭教授和第二軍醫大學的孫樹汗教授都是非編碼RNA與腫瘤研究領域的人物。下面，小編就通過梳理以上兩位教授的研究，為大家闡述非編碼RNA是如何促進疾病發生的。

宋旭博士（上圖）是四川大學生命科學學院教授、博士生導師、 “ 蛋白質機器與生命過程調控”國家重點研發計劃科學家、四川省遺傳學會理事長、中國遺傳學會常務理事。宋旭博士1999年在美國耶魯大學做博士后，之后升任Associate Research Scientist，Research Assistant Professor，2006年回國后，在四川大學任職，一直致力于研究長非編碼RNA與蛋白質的相互作用，以及該相互作用在腫瘤發生發展中的意義。其中于2004年發現哺乳動物逆轉座子非編碼RNA具有基因調控作用，提出了逆轉座子非編碼RNA通過與蛋白質相互作用發揮功能的機制，這也是長非編碼RNA-蛋白質相互作用參與腫瘤發生發展過程的zui早報道。近年來，自主建立了篩選與目標蛋白質相互作用的長非編碼RNA的技術平臺（RNA—SELEX-seq），為長非編碼RNA篩選及功能研究提供了重要技術手段；發現多種長非編碼RNA可通過與蛋白質相互作用調控多個靶基因從而參與腫瘤發生發展過程。

孫樹漢博士（上圖），第二軍醫大學遺傳學國家重點學科、基礎部醫學遺傳學教研室主任，全軍醫學遺傳學重點實驗室主任、遺傳研究所所長。孫樹漢博士長期致力于肝臟病理生理的研究，已在cancer cell，Hepatology和Nature Cell Biology等期刊發表論文多篇。

孫樹漢教授的成果刊登在了Nature Cell Biology上，題為“The MBNL3 splicing factor promotes hepatocellular carcinoma by increasing PXN expression through the alternative splicing of lncRNA-PXN-AS1”。

可變剪接作為一種轉錄后調控的機制，可以使同一個基因產生不同的mRNA和蛋白質，在腫瘤的增殖，凋亡，轉移和耐藥等多個方面均發揮了重要作用。雖然癌癥中發生可變剪接的mRNA很多，但是長非編碼RNA在可變剪接中是否發揮作用，還是未知的。孫教授以致死性強，惡性程度高的肝癌為模型，研究剪接因子MBNL1在其中的作用。

早期的研究發現MBNL1在肝癌中顯著高表達，通過體內體外的表型實驗，研究者發現敲低MBNL1幾乎可以消滅腫瘤細胞。（下圖）

通過RNA測序的方法，研究者找到了一系列在敲低MBNL3后低表達的基因，通過GO聚類分析，發現調控細胞增殖的基因下降zui明顯，這和敲低MBNL3的表型是一致的。同時，研究者鑒定了一系列在敲低MBNL3后發生可變剪接的長非編碼RNA，其中包括lncRNA-PXN-AS1。lncRNA-PXN-AS1是基因PXN的反義鏈長非編碼RNA，且其第4外顯子與PXN的3‘UTR互補。在敲低MBNL3后，lncRNA-PXN-AS1的第4外顯子被剪切掉，成熟的lncRNA-PXN-AS1不包含第4外顯子。（下圖）

那么，lncRNA-PXN-AS1第4外顯子的去留，對該長非編碼RNA的功能有什么影響呢？要知道，大量的測序數據發現反義非編碼RNA與其臨近基因有明顯的共表達趨勢，所以對于反義長非編碼RNA的研究，大多集中在in cis的調控方式上。而孫老師在此提出了一個全新的理論——反義長非編碼RNA可在細胞質中影響原臨近基因的mRNA的穩定性和翻譯效率。

在干擾MBNL3后，缺少第4外顯子的lncRNA-PXN-AS1（命名為PXN-AS1-S）與PXN mRNA的CDS區結合，阻礙翻譯延伸因子，使其從mRNA上脫落，進而抑制了PXN基因的翻譯。而在MBNL3存在的情況下，lncRNA-PXN-AS1的第4個外顯子得以保留（命名為PXN-AS1-L），并通過與PXN的3‘UTR的堿基互補配對結合，阻礙mir-24于PXN 3‘UTR的結合，從而促進PXN mRNA的穩定性和翻譯。（下圖）

那么，lncRNA-PXN-AS1的第4外顯子的去留，是否能決定細胞的命運呢？研究者通過表型實驗，發現PXN-AS1-S（無第4外顯子）可以促進腫瘤細胞的生長，而PXN-AS1-L（有第4外顯子）可以抑制腫瘤細胞的生長。（下圖）