長鏈非編碼RNA是新的調(diào)控因子*

吳松原 代方銀

(農(nóng)業(yè)部蠶桑生物學與遺傳育種重點實驗室，西南大學 生物技術學院，重慶 400716)

長鏈非編碼RNA是新的調(diào)控因子*

吳松原 代方銀

(農(nóng)業(yè)部蠶桑生物學與遺傳育種重點實驗室，西南大學 生物技術學院，重慶 400716)

近年來長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNAs，lncRNAs)在多個物種中的研究逐漸升溫。lncRNAs屬于非編碼RNA類型，在各物種中普遍存在。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNAs在發(fā)育過程中對重要相關基因具有調(diào)控作用。越是在發(fā)育復雜的高等生物體中，其基因組產(chǎn)生越多的lncRNAs，其與生物進化呈正相關。在本文中，綜述了lncRNAs作為重要的調(diào)控因子參與胚胎發(fā)育、染色體失活、神經(jīng)發(fā)育等過程，為進一步研究lncRNAs提供參考。

長鏈非編碼RNA；基因調(diào)控；發(fā)育；進化

隨著高通量測序技術的發(fā)展，越來越多物種的基因組信息被公布，生物學研究普遍進入后基因組時代。重要的編碼蛋白的功能基因研究為許多表型性狀提供了重要的信息。但基因的精確時空表達是如何產(chǎn)生，仍需進一步的研究。學界認為，基因的表達模式主要是其基因組座位上的順式調(diào)控元件與轉(zhuǎn)錄因子相互作用的結果。順勢調(diào)控原件的編輯，比如刪除或增加可以改變基因的表達模式，這為該理論提供了重要的支撐。但基因的調(diào)控方式并非如此單一，多物種的轉(zhuǎn)錄組深度測序發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的非編碼RNA(non-coding RNAs)，先前認為，它們是轉(zhuǎn)錄過程中由于RNA聚合酶Ⅱ的非特異結合產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄噪音。但隨著研究深入發(fā)現(xiàn)，非編碼RNAs具有重要的調(diào)控功能。非編碼RNAs可分成多個類型，包括，核糖體RNA(rRNA)、轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)、核內(nèi)小RNA (snRNA)、核仁小RNA (snoRNA)和microRNA 等。

長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNAs，lncRNAs)是一類長度大于200個核苷酸，沒有長的閱讀框，但往往具有mRNA的結構特征，其5’端有帽子結構，3’端有poly A尾巴的RNA類型[1]。轉(zhuǎn)錄組比較分析發(fā)現(xiàn)在具有基因組數(shù)據(jù)的哺乳動物中至少有2/3的基因組DNA存在轉(zhuǎn)錄，但最終只有大約2%的轉(zhuǎn)錄本可以翻譯為蛋白質(zhì)[2-3]。在家蠶(Bombyxmori)中，根據(jù)目前已公布的RNA測序數(shù)據(jù)，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)有6281個lncRNAs[4]，但其真實的lncRNAs數(shù)量應遠遠超過該數(shù)值，所以，新的lncRNAs仍待進一步的挖掘。此外，隨著生物的復雜程度增加，其lncRNAs的數(shù)量也在上升。這暗示，非編碼RNA可能參與有機體的進化發(fā)育。lncRNAs的核酸性質(zhì)賦予其雙重能力，一是作為蛋白質(zhì)的配體，二是通過堿基配對原則參與核酸相互作用，這兩種活性與microRNAs (miRNAs)的作用機制相同。然而，不同于小RNA的是，lncRNAs可以折疊成復雜的二級和高級結構提供更大的蛋白和靶序列識別潛力[5]。

在多組織和細胞類型中通過深度的RNA測序，對lncRNAs的表達進行了定量分析。分析發(fā)現(xiàn)，lncRNAs相比于蛋白編碼基因具有更多的細胞類型特異性表達[6]。同時，在細胞的不同分化階段lncRNAs存在差異表達，這表明他們可能是細胞分化的重要因子[7]。在本文中，我們綜述了lncRNAs參與發(fā)育過程中的重要作用，為進一步研究lncRNAs提供幫助。

1 長鏈非編碼RNAs的作用形式

1.1 核內(nèi)lncRNAs

研究顯示，大多數(shù)核內(nèi)lncRNAs是通過引導特定的基因組位點的染色質(zhì)修飾來行使功能[8]。在多數(shù)情況下，lncRNAs招募DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3(DNMT3)和組蛋白修飾因子，如多梳抑制復合體(Polycomb repressivecomplex，PRC2)[9-10]，以及組蛋白H3賴氨酸9(H3K9)甲基轉(zhuǎn)移酶[11-12]。這些組蛋白和基因組DNA的修飾主要與異染色質(zhì)的抑制有關[13]。另外，lncRNAs本身可以通過招募染色質(zhì)修飾復合物，比如組蛋白 H3K4 甲基轉(zhuǎn)移酶MLL1復合體對基因表達進行正調(diào)控[14]，也可通過改變?nèi)旧|(zhì)三維構象來激活特異的增強子行使轉(zhuǎn)錄激活功能[15]。

相對于lncRNAs的靶基因在基因組上的座位，可以將lncRNAs作用方式分為順式或反式作用。順式作用是lncRNAs調(diào)控其基因座鄰近基因的表達。而反式作用的lncRNAs可調(diào)控其他染色體上的基因表達[5]。但基于相關的編碼蛋白基因可分為：sisRNAs(stable intronic sequence RNA)、ciRNAs(Circular intronic RNAs)、Sense ncRNA、Mirror antisense、asRNAs(Natural antisense ncRNA)、ecircRNAs(Exonic circular RNAs)、uaRNA(Stand-alone ncRNAs made from 3 0UTRs)、ciRNA(Chromatin-interlinking RNA)以及TSSa-RNAs(Transcription start site-associated RNAs)等；基于功能可分為：ncRNA-a(Long noncoding RNAs with enhancer-like function)、miRNA primary transcripts、piRNA primary transcripts以及ceRNA(Competing endogenous RNA)等[16]。

1.2 細胞質(zhì)內(nèi)的lncRNAs

在細胞質(zhì)中l(wèi)ncRNA也可介導基因調(diào)控[1]，這些lncRNAs往往基于堿基配對的方式進行目標識別。他們可參與翻譯調(diào)控，比如lncRNAs、Uchl1-as1(ubiquitin carboxy-terminalhydrolase L1 antisense RNA 1)可產(chǎn)生正調(diào)控[17]，Trp53cor1(tumour protein p53 pathway corepressor 1)引起負調(diào)控[18]。同樣，lncRNAs可以調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性，比如BACE1-AS(β-site APP-cleaving enzyme 1-antisense，)[19]和組織分化誘導的非編碼RNA(tissue differentiation-inducing nonprotein-coding RNA，TINCR)[20]可增加他們靶mRNA的穩(wěn)定性。相反，1/2sbsRNAs(half-STAU1 (staufendouble-stranded RNA-binding protein 1)-binding site RNAs)可降低靶mRNA的穩(wěn)定性[21]。

還存在一種特殊的lncRNAs，其可作為內(nèi)源性競爭RNA(competing endogenous RNAs，ceRNAs)[22]，這種RNA通過競爭性結合特定的miRNA保護靶mRNA免受抑制。這種機制首先在植物中被鑒定到[23]，隨后在哺乳動物中也被發(fā)現(xiàn)[24]。ceRNAs在許多細胞程序中，包括腫瘤[25]，細胞分化和細胞多能性中都被證明有重要關聯(lián)[26]。另外2011年還鑒定了一個新的ceRNAs類型，環(huán)RNA(circular RNAs，circRNAs)。他們是作為神經(jīng)元細胞中的“miRNA海綿”，競爭性吸附靶miRNA。相比于線性的ceRNA，circRNAs具有更強的穩(wěn)定性[27]。

2 lncRNA與X染色體失活

X染色體失活特異轉(zhuǎn)錄本XIST(X-inactive specific transcript)是誘導X染色體失活的重要lncRNAs[28]。XIST位于X染色體上，通過順式作用來誘導 X染色體轉(zhuǎn)錄失活。并且，它只是在失活誘導的啟動時作用，而不需要持續(xù)作用來維持X染色體失活[28]。在小鼠中刪除XIST可抑制X染色質(zhì)失活，從而造成雌性特異致死[29]。研究發(fā)現(xiàn)，XIST與染色質(zhì)的相互作用涉及轉(zhuǎn)錄抑制蛋白YY1，XIST通過結合轉(zhuǎn)錄抑制蛋白YY1的第一外顯子，從而行使功能[30]。然而，其他研究顯示XIST能夠識別X染色體的三維構象[31]，所以，并不一定只通過轉(zhuǎn)錄抑制蛋白YY1，可能存在其他的作用機制。

同時，XIST本身的轉(zhuǎn)錄是由其他lncRNAs通過正調(diào)控和負調(diào)控的方式協(xié)同控制的[28]。其中最典型的XIST的調(diào)控子是其自身的反義非編碼轉(zhuǎn)錄本TSIX，它通過誘導抑制XIST啟動子區(qū)域的表觀遺傳修飾來抑制XIST的轉(zhuǎn)錄[28]。在小鼠中，TSIX的功能缺失，導致XIST在體內(nèi)出現(xiàn)異位表達，X染色體失活過程異常和早期胚胎致死[32]。該研究暗示，自然產(chǎn)生的反義轉(zhuǎn)錄本是基因表達調(diào)控的重要的因子。此外，XIST的活性需要另一個lncRNAs，Jpx的作用[33]，它通過封閉轉(zhuǎn)錄阻遏因子 CTCF來正調(diào)控XIST轉(zhuǎn)錄[34]。可能存在其他的調(diào)控方式，還需要進一步的研究。

3 lncRNAs與基因組印記

在雌雄配子形成期間，印記基因通常只沉默一個親本的染色體。印記區(qū)域編碼的lncRNAs通常較長(大于100Kb)，并且通過順式作用，直接結合到印跡區(qū)域參與沉默[28]。

Kcnq1ot1(Kcnq1overlapping transcript 1)和Airn(antisense lgf2rRNA)是親本表達的lncRNAs，他們通過順式作用抑制側(cè)翼的編碼蛋白基因。研究發(fā)現(xiàn)他們參與小鼠胚胎早期發(fā)育，在胚胎中這些lncRNAs功能缺失不會致死，但引起父系遺傳的印記丟失和生長缺陷，而該等位基因的母系遺傳印記和生長不受影響[35-36]。在不同組織中l(wèi)ncRNAs通過不同的方式參與調(diào)控。例如，在胚胎發(fā)育過程中，Kcnq1ot1通過建立和維持周圍基因的DNA甲基化的抑制而行使功能。而在胎盤中，它通過招募抑制組蛋白修飾的PRC2復合體和H3K9甲基轉(zhuǎn)移酶EHMT2進行作用[35]。

另外發(fā)現(xiàn)lncRNAs可通過持續(xù)轉(zhuǎn)錄來調(diào)控基因表達。Airn是lgf2r基因的反義轉(zhuǎn)錄本，其通過順式作用沉默父本的lgf2r等位基因。在胚胎中，Airn沉默父本的lgf2r基因，并不是通過穩(wěn)定的成熟RNA產(chǎn)物，而僅僅基于Airn的持續(xù)轉(zhuǎn)錄，反義鏈的持續(xù)轉(zhuǎn)錄可干擾正義鏈的lgf2r基因轉(zhuǎn)錄起始位點對RNA聚合酶Ⅱ的招募從而抑制其表達[37]。然而，在胎盤中，通過形成成熟的Airn，進而招募EHMT2來誘導染色質(zhì)抑制的形成[28]。這些研究表明，一個lncRNAs在不同細胞類型中可能是通過不同的機制作用，另外lncRNAs通過順式調(diào)節(jié)基因表達具有優(yōu)勢，因為相比長距離的反式作用，順式作用要更簡單和直接[38]。

4 lncRNAs調(diào)控HOX基因

Hox基因是一簇進化上高度保守的轉(zhuǎn)錄因子家族，他們沿著體軸從頭到尾負責胚胎的軀體模式發(fā)育。在黑腹果蠅中，有8個HOX基因成員成為一簇[39]。在哺乳動物中，存在39個HOX基因成為4簇(HOXA、HOXB、HOXC和HOXD)，他們位于不同的染色體位置[40]。除了這些編碼蛋白基因，該基因組區(qū)域也產(chǎn)生數(shù)量眾多的lncRNAs，他們與其臨近的編碼蛋白基因呈現(xiàn)類似的時空表達模式。其中一些lncRNAs直接參與HOX基因的調(diào)控[41]。

4.1 順式作用的lncRNAs

HOTTIP(HOXAdistal transcript antisense RNA)，是一個激活轉(zhuǎn)錄作用的lncRNAs，其在脊椎動物中保守存在。HOTTIP從HOXA座位的5端開始轉(zhuǎn)錄，它可直接結合銜接蛋白WDR5以及組蛋白修飾復合體MLL1，來調(diào)節(jié)組蛋白的表觀遺傳修飾從而誘導它下游的幾個 HOXA基因轉(zhuǎn)錄[14]。在雞的胚胎中，下調(diào)該轉(zhuǎn)錄本，導致肢的形態(tài)轉(zhuǎn)換[14]。

Mira(mistral lncRNAs)是一個鼠特異的lncRNAs，它在HOXA座位轉(zhuǎn)錄。在鼠的胚胎干細胞中，Mira正調(diào)控兩個相鄰基因HOXA6和HOXA7的轉(zhuǎn)錄。在鼠的胚胎干細胞中敲除Mira可抑制胚層特化基因的激活，這暗示Mira是鼠胚胎干細胞分化的早期重要因子[42]。然而，并不清楚Mira與HOXA6和HOXA7作用的細節(jié)，因為在鼠中刪除HOXA6和HOXA7，是影響胚胎的后期發(fā)育階段，而不是前期[43]。

在黑腹果蠅中，當Abd-B基因表達缺失時，Abd-A在后部體節(jié)會出現(xiàn)異位表達，而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中缺乏這種異位表達。研究發(fā)現(xiàn)，在果蠅的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在一個長約92Kb的lncRNA，iab-8。其從Abd-A基因的5′端開始轉(zhuǎn)錄，它通過產(chǎn)生iab-8 miRNA對Abd-A基因進行順式的轉(zhuǎn)錄抑制調(diào)控[44]。

4.2 反式作用的lncRNAs.

HOTAIR(HOX transcript antisense RNA)是被鑒定的第一個具有反式作用的lncRNAs[9]。HOTAIR在HOXC基因簇上轉(zhuǎn)錄，但它卻是HOXD簇的一個抑制因子。HOTAIR通過招募PRC2和KDM1A-coREST-REST(lysine-specific histone demethylase 1A-REST corepressor 1-RE1-silencing transcription factor)組蛋白修飾復合體[9]，去特異結合靶基因產(chǎn)生反式作用功能。實際上，在人的成纖維細胞中下調(diào)HOTAIR的表達，導致這些抑制型復合物的活性下降，以及HOXD基因簇上的基因表達上調(diào)[45]。在鼠中的HOTAIR敲除模型也被建立成功，HOTAIR的刪除導致發(fā)育缺陷和骨骼系統(tǒng)的同源轉(zhuǎn)換，同時，PRC2和KDM1A-coREST-REST抑制型組蛋白修飾復合體活性降低，以及HOXD上的基因表達變化[46]。但有趣的是，整個鼠HOXC座位缺失，導致圍產(chǎn)期致死，但沒有發(fā)現(xiàn)其骨骼發(fā)生同源轉(zhuǎn)換。然而，單獨的敲除包含HOTAIR的組件，可以發(fā)現(xiàn)骨骼轉(zhuǎn)換，但沒有其他發(fā)育障礙[47-48]。推測，可能HOX基因的其他簇中存在補償HOXC的潛在機制，或者在HOXD中存在與HOTAIR功能相對的原件。

5 lncRNAs參與腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育

中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的細胞存在極為豐富的lncRNAs轉(zhuǎn)錄，并且在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中l(wèi)ncRNAs數(shù)量與物種的進化復雜性存在相關性，物種進化程度越高，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的lncRNAs越多[49]。

在神經(jīng)系統(tǒng)中，Malat1(metastasis-associatedlung adenocarcinoma transcript 1)是目前最為關注lncRNAs之一。在鼠神經(jīng)中，該lncRNA呈現(xiàn)高水平的表達。在鼠的海馬神經(jīng)元中Malat1的下調(diào)可引起突觸密度以的下降，以樹突生長受限[50]。進一步的，鼠的Malat1功能缺失遺傳模型顯示，僅發(fā)現(xiàn)少數(shù)幾個基因表達改變，包括Malat1的相鄰基因，因此推測Malat1主要行使順式調(diào)控功能，僅對鄰近的少數(shù)基因負責[51]。

在多種腦細胞類型中相對于編碼蛋白基因，lncRNAs的表達模式更為復雜[52]。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)在靈長目或是人腦中存在特有的lncRNAs[53]。通過分析這些lncRNAs，發(fā)現(xiàn)其基因座，存在明顯的正選擇，以及加速進化的特征。這些研究暗示，lncRNAs在人腦的進化中可能有重要的作用，比如在認知和行為方面[54]。lncRNAs，HAR1A(highly accelerated region 1A)從類人猿到人，呈現(xiàn)快速進化模式。其表達水平與腦發(fā)育的重要蛋白reelin有重要關聯(lián)。這暗示，它可能以類似的方式參與腦的發(fā)育[38]。與之對應的是從鳥到哺乳動物腦中均高度保守的lncRNAs，他們具有類似的時空表達模式，這些lncRNA可能是腦發(fā)育的祖先因子[55]。

此外，腦中表達的lncRNAs多起源DNA中的超級保守區(qū)域(ultraconserved regions，UCRs)，他們經(jīng)常與那些編碼關鍵的發(fā)育調(diào)控基因重疊或者反義。例如在小鼠中，Dlx6os1(co-activator lncRNA Dlx6 oppositestrand transcript 1)，它是Dlx6(distal-lesshomeobox 6)的一個反義RNA。小鼠中的這些Dlx基因與黑腹果蠅的Dll(distal-less)基因同源，他們編碼包含homeodomain的轉(zhuǎn)錄因子，參與前腦和顱面發(fā)育。Dlx6os1通過順式和反式作用的方式調(diào)控Dlx5、Dlx6和Gad1(glutamate decarboxylase 1)的表達。在順式作用中，Dlx6os1的轉(zhuǎn)錄負調(diào)控Dlx6基因的表達；在反式中，Dlx6os1招募激活子轉(zhuǎn)錄因子homeobox蛋白DLX2以及抑制子MECP2(methyl-CpG-binding protein 2), 來調(diào)節(jié)Dlx5和Gad1的表達。在小鼠中缺失功能的Dlx6os1，在產(chǎn)后的早期海馬體中，其γ-氨基丁酸中間神經(jīng)元(一種神經(jīng)元，使用γ-氨基丁酸作為神經(jīng)遞質(zhì)，它可以抑制興奮反應)的數(shù)目減少；在成體時，Gab1的RNA水平回復正常，但突觸抑制存在缺陷，該研究顯示Dlx6os1在神經(jīng)元中發(fā)育中具有重要作用[56-57]。

Dlx1os與Dlx6os1擁有基本類似的功能和特征，Dlx1os可以通過順式調(diào)節(jié)其反義轉(zhuǎn)錄基因Dlx1的表達水平和穩(wěn)定性。缺失功能的Dlx1os小鼠擁有輕度的骨骼和神經(jīng)表型，這與Dlx1過表達表型基本一致[58]。

6 lncRNA與心臟發(fā)育

在小鼠中鑒定到兩個lncRNAs，Bvht(braveheart)和Fendrr(Foxf1 adjacent non-coding developmental regulatory RNA)參與心臟發(fā)育。在小鼠的胚胎干細胞以及心肌細胞中通過RNAi降低Bvht的表達水平，可影響心臟特異基因的表達，并導致胚胎干細胞發(fā)育為成熟的心肌細胞。該研究暗示，Bvht可能參與心臟組織受損后的恢復。同樣，通過RNAi降低大約60%的Fendrr表達水平，在體內(nèi)并沒有顯示出任何明顯的表型。相比之下，fendrr座位的敲除導致小鼠在胚胎期致死，并且其心臟功能受損[59-60]。說明，RNAi技術在lncRNAs研究中存在局限性，敲除系統(tǒng)是lncRNAs功能研究的重要手段。

lncRNAs參與心臟的發(fā)育，但對成體心臟的功能研究較少。肌球蛋白重鏈7是心臟收縮的重要蛋白，在人和鼠中，該基因座存在一類lncRNAs，Myheart(myosin heavy-chain-associated RNA transcripts)，其在成體心臟中特異的表達。相關病理性壓力可以激活Brg1-Hdac-Parp染色質(zhì)抑制復合體3來抑制心臟中Mhrt的轉(zhuǎn)錄，Mhrt的轉(zhuǎn)錄降低對心肌疾病的進一步發(fā)展具有重要關聯(lián)，恢復Mhrt的轉(zhuǎn)錄水平可以保護心臟肥大和心力衰竭。研究發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)重塑因子Brg1是Mhrt的拮抗因子，它可以被心肌病以及異常的基因表達所激活，從而進一步使心臟疾病惡化。Mhrt可以通過Brg1的解旋酶結構域競爭性的結合該因子從而保護其靶點基因組DNA免受染色質(zhì)重塑，來保護心臟[61]。

7 lncRNAs的其他功能

在小鼠的精母細胞中，睪丸細胞粘附分子1基因Tcam1具有重要作用，長鏈非編碼RNA，CNS1(conserved noncoding sequence)座位于該基因的上游3.4Kb處，其與組蛋白H3K4單甲基化相關。在GC-2spd(ts)細胞中，CNS1可以增強Tcam1的啟動子活性從而激活并限制其在精母細胞中特異表達，同時發(fā)現(xiàn)，CNS1可以驅(qū)動鄰近基因Smarcd2，以及l(fā)ncRNA-Tcam1的表達。有趣的是，smarcd2呈現(xiàn)廣泛性的表達模式，而lncRNA-Tcam1僅在睪丸生殖細胞中表達[62]。

通過深度測序發(fā)現(xiàn)lncRNAs與免疫存在重要關系，lincRNA-Cox2是一種炎癥誘導型的lncRNA，它可以激活和抑制不同的免疫基因[63]。在植物中，lncRNAs與病毒入侵有關，相關的lncRNA在感染的細胞中高度積累，可能通過沉默相關病毒基因從而行使功能[64]。

8 討論

lncRNA的鑒定以及功能研究為基因的時空表達模式調(diào)控提供了新的內(nèi)容。同時，編碼蛋白基因的座位常常轉(zhuǎn)錄相關的lncRNAs，這種復合結構，由于序列的變更，常常引起lncRNAs以及基因表達模式的變化引起表型分化，lncRNAs在物種的進化中可能起到了重要的作用。在各物種中，不管是新lncRNAs的鑒定，還是解析他們的功能和作用機制，lncRNAs都是目前聚焦的問題之一。

lncRNAs是如何產(chǎn)生和進化的，有學者認為，轉(zhuǎn)座子是lncRNAs的起源、分化和調(diào)控的主要動力[65]。在脊椎動物中，超過2/3的成熟lncRNAs中發(fā)現(xiàn)包含轉(zhuǎn)座子序列，然而在蛋白編碼的mRNA中很少存在轉(zhuǎn)座子序列。轉(zhuǎn)座子序列可以對基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生調(diào)控，研究發(fā)現(xiàn)在lncRNAs座位，特別是在lncRNAs的轉(zhuǎn)錄起始位點常常發(fā)現(xiàn)存在轉(zhuǎn)座子原件，這也暗示轉(zhuǎn)座子參與非編碼RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。同時，轉(zhuǎn)座子原件的跳躍改變，可能改變相鄰lncRNAs的表達模式，從而貢獻lncRNAs的進化[65]。

在lncRNAs的研究當中，鑒定lncRNAs是首要的。要提取各細胞類型和發(fā)育時期的各種lncRNAs信息進行組學的研究，需要基于進步的高通量測序手段。測序技術的不斷進步提供了這個可能，相對于二代測序僅得到100bp左右的短片段，難以正確拼接，以至于難以組建完整的可變剪切形式。三代測序技術的興起改變了這一現(xiàn)狀，該平臺具有超長讀長的功能，可以測通每條lncRNAs，從而一次性解決lncRNAs的鑒定，以及多種剪切形式的分析[66]。

得到lncRNAs序列之后，需要進行生物信息學的分析，初步推測lncRNAs的功能。然而，lncRNA的序列進化程度比編碼蛋白基因要迅速許多，往往保守程度不直接與功能相關，比如大腦在大腦中呈現(xiàn)快速進化形式的HAR1A。同時，lncRNAs涉及多種多樣的功能，闡述lncRNAs在不同細胞類型中的功能是重要的議題，其核心是尋找適合的研究模型系統(tǒng)，體外的和體內(nèi)的。然而，由于lnRNAs進化程度很快，很難尋找到適當?shù)膭游锬Ｐ?。所以，對lncRNAs的功能和分化進行研究需要進一步發(fā)展更適合的策略。

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Long Non-coding RNAs-a Newly Emerging Regulation Factor

WU Song-yuan DAI Fang-yin

(KeyLaboratoryofSericulturalBiologyandGeneticBreeding，MinistryofAgriculture，SouthwestUniversity，Chongqing400716,China)

lncRNAs (long non-coding RNAs) belong to non-coding RNAs，which are widespread in different species. In recent years, lncRNA has been attracting increasingly greater attention of researchers of various species. They have found in their studies that lncRNAs are important for the regulation of important genes. In addition，the more complex an organism is，the more lncRNAs is produced by its genome，which is positively correlated with biological evolution. In the present review, we give a summary of the processes in which lncRNAs as an important regulatory factor are involved, including embryonic development，chromosome inactivation, neural development and some others, which provides a reference for further study of lncRNAs.

lncRNA; Gene regulation; Development; Evolution

*資助項目：國家863計劃項目(項目編號：2013AA105207)；國家自然科學基金面上項目(項目編號：31372379)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設項目(CARS-22)。

吳松原(1985-)，博士，博士后研究人員，從事家蠶資源生物學與遺傳育種研究。

代方銀(1969-)，男，博士，教授，博士生導師。主要研究方向：家蠶遺傳育種及蠶桑產(chǎn)業(yè)技術。E-mail：fydai@swu.edu.cn