動(dòng)物繁殖相關(guān)lncRNA的研究新進(jìn)展

賀小云，狄　冉，胡文萍，王翔宇，劉秋月，儲(chǔ)明星

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，農(nóng)業(yè)部畜禽遺傳資源與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

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動(dòng)物繁殖相關(guān)lncRNA的研究新進(jìn)展

賀小云，狄冉，胡文萍，王翔宇，劉秋月*，儲(chǔ)明星*

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，農(nóng)業(yè)部畜禽遺傳資源與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(Long noncoding RNA，lncRNA)是一類長(zhǎng)度大于200 nt，且不具有蛋白編碼潛能的RNAs，在真核生物基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。不同物種性染色體和部分印記基因的轉(zhuǎn)錄能力受到lncRNA的順式調(diào)控作用。尋找與繁殖相關(guān)的lncRNA分子，研究這些lncRNA分子及其靶基因的生物學(xué)功能，闡明lncRNA在動(dòng)物繁殖中的調(diào)控機(jī)制，是動(dòng)物繁殖研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文主要對(duì)繁殖過程中配子發(fā)生、胎盤形成和妊娠建立、激素調(diào)節(jié)、早期胚胎發(fā)育以及性別決定和性腺發(fā)育等重要階段lncRNA 的研究進(jìn)行綜述，為深入探究動(dòng)物繁殖調(diào)控機(jī)制提供參考。

lncRNA；繁殖；配子發(fā)生；激素調(diào)節(jié)；妊娠

隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用和大量基因組學(xué)研究的不斷深入，傳統(tǒng)遺傳學(xué)所認(rèn)為的基因表達(dá)調(diào)控模式已不能完全的解釋生物的功能運(yùn)轉(zhuǎn)。自2000年人類基因組測(cè)序順利完成以后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在人體中存在大量的非編碼RNA(Non-coding RNA，ncRNA)，這些ncRNA約占基因組全部轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的98%，雖然被轉(zhuǎn)錄，卻不具有蛋白翻譯功能[1]。

lncRNA是長(zhǎng)度大于200 nt，且不具有蛋白編碼功能的RNAs[2]。在生物體內(nèi)，lncRNA的表達(dá)水平比正常的編碼蛋白基因低，且功能多樣。根據(jù)其在基因組上位置的不同，可以將lncRNA分為5類：雙向(Divergent)lncRNA、正義鏈(Sense)lncRNA、反義鏈(Antisense)lncRNA、基因間(Intergenic)lncRNA、內(nèi)含子間(Intronic)lncRNA[3]。部分lncRNA已被證實(shí)在基因表達(dá)調(diào)控等方面扮演著重要的角色，由于其來源和作用方式的不同，主要參與了生物體的X染色體失活、染色質(zhì)重塑、組蛋白修飾、轉(zhuǎn)錄水平及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[4-11]等重要生命活動(dòng)。對(duì)于其它動(dòng)物及生物lncRNA的功能研究尚處于起步階段，借助從人類醫(yī)學(xué)上所取得的研究成果，科學(xué)家們通過高通量RNA-seq技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)等方法在模式動(dòng)植物和畜禽中對(duì)lncRNA展開了全面的研究，本文主要對(duì)模式動(dòng)物及畜禽中繁殖相關(guān)領(lǐng)域lncRNA的功能研究現(xiàn)狀及方法進(jìn)行綜述，以期為深入研究與動(dòng)物繁殖相關(guān)的lncRNA作用機(jī)制和功能，多層次、全面揭示動(dòng)物生命活動(dòng)提供參考。

1　lncRNA的作用機(jī)制

lncRNA作為基因表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵因子，通過不同的作用方式對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)[12-13](圖1)。例如，lncRNA可以作為分子骨架抑制(如HOTAIR、PRC2)或激活(如Trithorax group)染色質(zhì)修飾，從而抑制或激活目標(biāo)基因表達(dá)[14-16]；lncRNA在轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控作用也被廣為關(guān)注，主要集中在mRNA剪接[17]、翻譯[18]和降解[19-20]。此外，還有部分lncRNA可以抑制miRNA的功能，間接地促進(jìn)被miRNA下調(diào)的目標(biāo)基因的表達(dá)，發(fā)揮促表達(dá)作用等[21-24]，lncRNA作用機(jī)制的多樣性使其在生物體不同生命進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用。

圖1　lncRNA的作用機(jī)制[12]Fig 1　Mechanisms of lncRNA function[12]

2　動(dòng)物繁殖領(lǐng)域lncRNA的研究現(xiàn)狀

對(duì)lncRNA的發(fā)現(xiàn)、數(shù)目、功能和研究方法，科學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行了詳述[25-29]，lncRNA對(duì)干細(xì)胞的維持和分化等發(fā)育過程[30-32]的調(diào)控以及性染色質(zhì)的劑量補(bǔ)償機(jī)制[33-35]也有了相應(yīng)的總結(jié)。在人類疾病和模式動(dòng)物繁殖現(xiàn)象的研究中，lncRNA在動(dòng)物早期生殖細(xì)胞形成、早期胚胎的著床和發(fā)育以及有關(guān)激素調(diào)節(jié)中扮演著必不可少的角色(表1)，深入了解各個(gè)階段lncRNA的功能和作用能為人們更加準(zhǔn)確的闡述繁殖機(jī)理提供幫助。

2.1卵子發(fā)生過程中的lncRNAs及部分功能

在哺乳動(dòng)物中，處于發(fā)育狀態(tài)的卵母細(xì)胞通過細(xì)胞間隙與其周圍的卵丘細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸和信息傳遞。利用RNA-Seq技術(shù)，通過對(duì)人卵丘細(xì)胞、卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合體的lncRNAs進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大量差異表達(dá)的lncRNAs，其中有45個(gè)反義lncRNAs，44個(gè)基因間lncRNAs，雖然對(duì)這些lncRNA的功能還沒有進(jìn)行研究，但反義lncRNA的存在暗示其對(duì)不同時(shí)期卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合體的發(fā)育具有調(diào)控作用[58-60]。A.D.Macaulay等[61]利用共聚焦透射電子顯微鏡和RNA-Seq發(fā)現(xiàn)牛卵母細(xì)胞周圍的卵丘細(xì)胞為成年母牛的卵母細(xì)胞運(yùn)輸大量的營(yíng)養(yǎng)和物質(zhì)，包括mRNA和lncRNA。在果蠅中，E.Nicolas等[62]研究發(fā)現(xiàn)卵巢營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞將RNA和細(xì)胞質(zhì)的其它物質(zhì)轉(zhuǎn)移到卵母細(xì)胞中。在小鼠中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了和果蠅中同樣的現(xiàn)象，并指出這些外來體參與了lncRNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控等過程[63-65]，由于卵母細(xì)胞及其周圍細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)間的信息傳遞和物質(zhì)運(yùn)輸方式有限，暗示這些差異表達(dá)的lncRNA可能對(duì)卵子的發(fā)生具有重要作用。

表1lncRNAs在繁殖中的功能

Table 1LncRNAs with identified functions in reproduction

繁殖過程Reproductiveprocess參與的lncRNAslncRNAsinvolved機(jī)制Mechanisms參考文獻(xiàn)References卵子發(fā)生OogenesisOskar影響卵母細(xì)胞極性的早期建立[36-38]精子形成SpermiogenesisTsx抑制粗線期精母細(xì)胞凋亡[39]ALKBH5影響睪丸大小和生精作用[40]胎盤形成PlacentationH19通過NOMO1調(diào)控胎盤生長(zhǎng)[41-42]SPRY4-IT1控制滋養(yǎng)層細(xì)胞的遷移和凋亡[43]妊娠PregnancyNeat1參與黃體形成和妊娠維持[44]性腺激素應(yīng)答GonadalhormoneresponseER增強(qiáng)子附近eRNAs控制ER調(diào)節(jié)的增強(qiáng)子活動(dòng)[45]PCGEM1連接AR和PRNCR1[46]PRNCR1連接AR和甲基轉(zhuǎn)移酶[46]KLK3增強(qiáng)子簇中的eRNA招募介質(zhì)和AR到KLK3和KLK2[47]胚胎發(fā)育EmbryonicdevelopmentSRA連接和調(diào)節(jié)ER、AR、PGR[48-52]Meg3抑制胚胎發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)[53]性腺發(fā)育GonaddevelopmentHPAT5調(diào)節(jié)細(xì)胞多能性及相關(guān)基因表達(dá)[54]性別決定SexdeterminationSxl啟動(dòng)子附近的lncRNAs激活Sxl和招募染色質(zhì)修飾[55]Sry作為miRNA誘餌競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR138[56]Dmr調(diào)節(jié)dmrt1的可變剪接[57]

L.Yan等[66]利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在人著床前的胚胎和四分體時(shí)期(Metaphase-II)的卵母細(xì)胞中篩選出8 700個(gè)母系lncRNAs，其中差異表達(dá)的lncRNAs有660個(gè)。在小鼠著床前的胚胎中也發(fā)現(xiàn)了大量lncRNAs，這些lncRNAs可能對(duì)卵子到早期胚胎這一轉(zhuǎn)化過程中某些基因的活化有調(diào)控作用，同時(shí)研究者在早期胚胎中還發(fā)現(xiàn)了至少1 000對(duì)lncRNA/mRNA對(duì)，其中發(fā)現(xiàn)一部分啟動(dòng)子相關(guān)ncRNAs(Promoter-associated noncoding RNAs，pancRNAs)[67-68]。J.B.Brown等[69]在對(duì)果蠅的卵巢研究中也發(fā)現(xiàn)了大量與啟動(dòng)子相關(guān)的反義lncRNAs，這些lncRNAs可能調(diào)控其同源基因的轉(zhuǎn)錄激活，對(duì)早期胚胎著床前發(fā)育有重大意義。目前，已經(jīng)證實(shí)部分lncRNAs在卵子發(fā)生中發(fā)揮重要功能。例如，oskarmRNA就具有編碼和不編碼蛋白質(zhì)的雙重功能，oskarmRNA翻譯后，其3′調(diào)控區(qū)介導(dǎo)發(fā)揮lncRNA功能，招募各種調(diào)控因子影響卵子形成后期極性的建立[36-38]。哺乳動(dòng)物中，沒有發(fā)現(xiàn)與果蠅oskar相似的lncRNA，可能是由于其結(jié)構(gòu)不適合哺乳動(dòng)物，但并不排除在哺乳動(dòng)物中存在相似的lncRNA在卵子發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。

2.2lncRNA對(duì)精子生成至關(guān)重要

lncRNA以一種動(dòng)態(tài)表達(dá)的模式影響精子的發(fā)生：精原細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平大大提高使細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂，隨著精母細(xì)胞增加，產(chǎn)生精子細(xì)胞，在精子細(xì)胞向精子轉(zhuǎn)化的過程中，細(xì)胞內(nèi)大量的RNA被消耗[70-73]?？茖W(xué)家在對(duì)精子形成不同階段進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些被消耗的RNA可能部分以lncRNA 的形式在精子發(fā)生中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

2013年，M.Soumillon等[74]發(fā)現(xiàn)lncRNA在初生小鼠與成年小鼠睪丸精原細(xì)胞中的數(shù)量基本一致，在減數(shù)分裂過程中，精母細(xì)胞中大量lncRNA轉(zhuǎn)錄。例如，在粗線期，睪丸特異性lncRNATsx高表達(dá)，Tsx敲除后小鼠睪丸體積減小，并且在該時(shí)期精母細(xì)胞的凋亡增加，但并不影響繁殖后代[39]。除此之外，敲除ALKBH5也會(huì)使小鼠的睪丸體積減小，影響精子產(chǎn)生[40]。最近關(guān)于成熟精子核內(nèi)及其周圍細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，精子的RNA大部分位于細(xì)胞質(zhì)而不是細(xì)胞核(大約34%)中，而MALAT1在成熟精子的細(xì)胞核中顯著高表達(dá)，暗示它可能是調(diào)節(jié)雄性生殖細(xì)胞核染色質(zhì)組裝的主要lncRNA之一。特定時(shí)期精子內(nèi)的lncRNA還不能夠確定是否對(duì)配子產(chǎn)生或受精后的胚胎的功能有調(diào)節(jié)作用，需要進(jìn)一步探索。

2.3lncRNA促進(jìn)動(dòng)物胎盤形成和妊娠建立

胎盤是母體妊娠建立后胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的主要場(chǎng)所，是動(dòng)物繁殖的關(guān)鍵器官。雖然與之相關(guān)的lncRNA研究數(shù)據(jù)較少，但部分lncRNA已經(jīng)進(jìn)行了準(zhǔn)確的定位和功能研究，并且取得了顯著地成果。例如，H19基因，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為 2.3 kb的非編碼RNA分子，可以作為miR675的前體，而miR675可以直接負(fù)調(diào)控節(jié)點(diǎn)調(diào)制器1(Nodal modulator，NOMO1)，抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞增殖[41-42]。正常的胎盤中H19和miR675抑制NOMO1介導(dǎo)的滋養(yǎng)層細(xì)胞增殖，而在驚厥前期的孕婦胎盤中，H19和miR675表達(dá)受到抑制，導(dǎo)致滋養(yǎng)層細(xì)胞大量增殖，胎盤過度生長(zhǎng)，妊娠受阻?？焖偕L(zhǎng)發(fā)育因子同源蛋白4的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄本1，SPRY4-IT1(Sprouty homolog 4，intronic transcript 1，)是胎盤中表達(dá)的另一個(gè)lncRNA，研究發(fā)現(xiàn)其在驚厥前期的孕婦胎盤過量表達(dá)，siRNA干擾后，其表達(dá)恢復(fù)正常[43]。黃體的形成是雌性動(dòng)物妊娠的重要標(biāo)志，N.Shinichi等[44]研究胚胎著床前發(fā)育時(shí)發(fā)現(xiàn)，Neat1基因在黃體組織中高表達(dá)，Neat1基因敲除的雌性小鼠黃體功能發(fā)生障礙，體內(nèi)孕酮功能低于正常妊娠水平，導(dǎo)致雖然能正常排卵的雌性小鼠不能妊娠，這暗示Neat1基因?qū)τ邳S體形成至關(guān)重要，是雌性動(dòng)物妊娠建立和維持必不可少的一部分。

2.4lncRNA介導(dǎo)性腺激素發(fā)揮功能

目前，主要采用雌激素受體(ER)、孕酮受體(PGR)、雄激素受體(AR)等核受體研究lncRNA對(duì)性腺類固醇激素的調(diào)節(jié)。lncRNA主要是通過G蛋白偶聯(lián)受體和胞漿信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)效應(yīng)發(fā)揮作用，而作為信號(hào)分子刺激促性腺激素(LH和FSH)還沒有相關(guān)報(bào)道。

關(guān)于ER和AR應(yīng)答的lncRNA功能研究主要集中在增強(qiáng)子RNAs(eRNA)和其它lncRNAs。W.Li等[45]發(fā)現(xiàn)ER連接的增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的eRNAs招募轉(zhuǎn)錄激活物致使ER基因附近效應(yīng)基因的表達(dá)。同樣AR與PCGEM1(前列腺特異轉(zhuǎn)錄本)和PRNCR1(前列腺癌相關(guān)的lncRNA)也有著同樣的作用模式，敲除PCGEM1和PRNCR1使得很多AR的靶基因轉(zhuǎn)錄水平降低，與此同時(shí)啟動(dòng)子與增強(qiáng)子間的相互作用也有所減弱[46]。2014年，C.L.Hsieh等[47]在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，在前列腺特異抗原3(Kallikrein-related peptidase 3，KLK3)啟動(dòng)子區(qū)上游4 kb有一簇增強(qiáng)子，AR以一種激素依賴方式連接在增強(qiáng)子上發(fā)揮作用，并且這些增強(qiáng)子產(chǎn)生的eRNA可以增加KLK3及其下游KLK2的轉(zhuǎn)錄活性。這些研究暗示ER和AR的其它靶基因可能也受到lncRNAs的調(diào)節(jié)。

類固醇受體RNA激活劑(Steroid receptor RNA activator，SRA)是研究人類PGR時(shí)最早發(fā)現(xiàn)的lncRNA[48]，后來研究證明SRA直接作用于激素受體(ER、AR、PGR)調(diào)節(jié)其活性[49-50]，同時(shí)它還可以剪接后翻譯產(chǎn)生SRA蛋白(SRAP)，增強(qiáng)類固醇激素對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控作用[51]。為了深入了解SRA的生理機(jī)制，G.P.Vicent等[52]在乳腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，PGR和其它核染色質(zhì)修飾因子(如CBX5/HP1、KDM1A/LSD1和HDAC、RCOR1/CoREST)組成的抑制組蛋白修飾復(fù)合物與SRAP協(xié)作致使部分激素誘導(dǎo)基因沉默。盡管SRAP可以增強(qiáng)各種類固醇激素受體的活性，但是對(duì)于SRA自身轉(zhuǎn)錄調(diào)控和剪切翻譯產(chǎn)生SRAP的機(jī)制還不清楚，需要進(jìn)一步研究。

2.5lncRNA參與動(dòng)物早期胚胎發(fā)育

科學(xué)家們通過RNA-Seq對(duì)人、小鼠、牛、豬等受精卵與受精前的配子、不同發(fā)育階段的早期胚胎間的比較，發(fā)現(xiàn)大量與不同胚胎發(fā)育時(shí)期相關(guān)的lncRNAs[66-67，75-78]。關(guān)于早期胚胎發(fā)育的研究主要集中在胚胎干細(xì)胞，體外培養(yǎng)的小鼠胚胎干細(xì)胞至少表達(dá)226個(gè) lncRNAs，其中137個(gè)lncRNAs已經(jīng)被證明能夠影響基因表達(dá)，26個(gè)lncRNAs能夠抑制胚胎干細(xì)胞分化和維持其多能性[79]。例如，Meg3與JARID2基因互作從而招募PRC2以反式作用抑制胚胎發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)[53]。同時(shí)，靈長(zhǎng)類特異的ncRNAHPAT5可以調(diào)節(jié)細(xì)胞多能性及某些相關(guān)基因的表達(dá)，在人類胚胎著床前發(fā)育和細(xì)胞核重編程中起重要作用[54]。

2.6lncRNA性別決定和性腺發(fā)育

多方面研究顯示，lncRNA對(duì)于性別決定和性腺發(fā)生有著重要作用，性染色質(zhì)的數(shù)量和同源性是決定性別的典型遺傳因素。例如，雌性果蠅的發(fā)育依賴于性別致死基因(Sex-lethal，Sxl)的早期表達(dá)，而Sxl的表達(dá)取決于X染色體與常染色體的比率。如果常染色體數(shù)大于X染色體，某些特定的蛋白質(zhì)會(huì)結(jié)合到Sxl啟動(dòng)子區(qū)抑制其表達(dá)，而在該基因啟動(dòng)子區(qū)上游約1 000 bp存在的lncRNAs對(duì)Sxl表達(dá)具有激活作用[77]。

Y染色體編碼基因Sry的表達(dá)對(duì)于雄性性別決定十分重要。小鼠體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Sry基因的RNA以miRNA海綿的作用機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR138，從而對(duì)雄性小鼠的形成發(fā)揮正調(diào)控作用[78]。另外，在許多脊椎動(dòng)物和非脊椎動(dòng)物中，dmrt1已被證實(shí)對(duì)性別決定起著重要作用。如在小鼠中，dmrt1的轉(zhuǎn)錄本和lncRNAdmr參與反式剪接，產(chǎn)生一個(gè)新的轉(zhuǎn)錄本，該轉(zhuǎn)錄本編碼一個(gè)羧基末端改變的新蛋白，在原始足細(xì)胞中過表達(dá)dmr，使得羧基端改變的新蛋白的數(shù)量增加，導(dǎo)致dmrt1靶基因的表達(dá)受損，表現(xiàn)出dmrt1功能喪失的表型[79]。雖然這些研究并不能完全揭示lncRNAs在性別決定中的作用，但lncRNA在性別決定中發(fā)揮著不可替代的功能。

3　小結(jié)與展望

雖然lncRNAs已經(jīng)公認(rèn)是調(diào)控生殖細(xì)胞命運(yùn)和功能的重要介質(zhì)，但與繁殖相關(guān)的lncRNAs大多基于描述和假設(shè)，并且主要是集中在特定生物的特定生殖現(xiàn)象中，對(duì)于大多數(shù)動(dòng)物繁殖相關(guān)lncRNAs功能的深度解析尚未開始。想要準(zhǔn)確定位和更多挖掘lncRNAs的功能，從3方面入手：(1)采用過表達(dá)和敲除等方法改變其表達(dá)量來觀察表型的變化；(2)采用生物信息學(xué)分析、RNA純化的染色質(zhì)分離(Chromatin isolation by RNA purification，CHIRP)和RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀技術(shù)(RNA immunoprecipitation，RIP)等科學(xué)的方法確定lncRNAs在體內(nèi)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，闡明化學(xué)修飾等對(duì)其發(fā)揮功能的影響；(3)準(zhǔn)確識(shí)別與lncRNAs相關(guān)的蛋白和其它作用因子，開展聯(lián)合分析。通過多物種間及個(gè)體差異的研究，有助于揭示生物進(jìn)化過程中影響繁殖和遺傳變異的lncRNAs調(diào)節(jié)機(jī)制和生物功能?，F(xiàn)階段對(duì)于人類和模式動(dòng)物繁殖相關(guān)lncRNAs的研究表明，研究其對(duì)家畜繁殖等重要經(jīng)濟(jì)性狀的調(diào)控作用機(jī)理，深層次理解家畜繁殖機(jī)制，對(duì)改善家畜繁殖力提供重要的理論基礎(chǔ)。

[1]BIRNEY E，STAMATOYANNOPOULOS J A，DUTTA A，et al.Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project[J].Nature，2007，447(7146)：799-816.

[2]SPIZAO R，ALMEIDA M I，COLOMBATTI A，et al.Long non-coding RNAs and cancer：a new frontier of translational research[J].Oncogene，2012，31(43)：4577-4587.

[3]ZHAO X Y，LIN J D.Long noncoding RNAs：A new regulatory code in metabolic control[J].TrendsBiochemSci，2015，40(10)：586-596.

[4]HE S，LIU S，HAO Z.The sequence，structure and evolutionary features of HOTAIR in mammals[J].BMCEvolBiol，2011，11(1709)：1-14.

[5]MATTICK J S.The central role of RNA in human development and cognition[J].FEBSLett，2011，585(11)：1600-1616.

[6]MCHUGH C A，CHEN K C，CHOW A，et al.The Xist lncRNA interacts directly with SHARP to silence transcription through HDAC3[J].Nature，2015，521(7551)：232-236.

[7]NAGANO T，F(xiàn)RASER P.No-nonsense functions for long noncoding RNAs[J].Cell，2011，145(2)：178-181.

[8]NGUYEN V T，KISS T，MICHELS A A，et al.7SK small nuclear RNA binds to and inhibits the activity of CDK9/cyclin T complexes[J].Nature，2001，414(6861)：322-325.

[9]PETERLIN B M，PRICE D H.Controlling the elongation phase of transcription with P-TEFb：molecular cell[J].MolCell，2006，23(3)：297-305.

[10]YANG Z，ZHU Q，LUO K，et al.The 7SK small nuclear RNA inhibits the CDK9/cyclin T1 kinase to control transcription[J].Nature，2001，414(6861)：317-322.

[11]GUPTA R A，NILAY S，WANG K C，et al.Long noncoding RNA HOTAIR reprograms chromatin state to promote cancer metastasis[J].Nature，2010，464(7291)：1071-1076.

[12]HU W，ALVAREZ-DOMINGUEZ J R，LODISH H F.Regulation of mammalian cell differentiation by long non-coding RNAs[J].EMBORep，2012，13(11)：971-983.

[13]GUTTMAN M，RINN J L.Modular regulatory principles of large non-coding RNAs[J].Nature，2012，482(7385)：339-346.

[14]LI L，DANG Q，XIE H，et al.Infiltrating mast cells enhance prostate cancer invasion via altering LncRNA-HOTAIR/PRC2-androgen receptor (AR)-MMP9 signals and increased stem/progenitor cell population[J].Oncotarget，2015，6(16)：14179-14190.

[15]WONGTRAKOONGATE P，RIDDICK G，F(xiàn)UCHAROEN S，et al.Association of the long non-coding RNA steroid receptor RNA activator (SRA) with TrxG and PRC2 complexes[J].PLoSGenet，2015，11(10)：e1005615.

[16]CHASE J，GREMBECKA J，MAILLARD I.Trithorax group genes in hematopoiesis[J].Oncotarget，2015，6(20)：17855-17856.

[17]GONZALEZ I，MUNITA R，AGIRRE E，et al.A lncRNA regulates alternative splicing via establishment of a splicing-specific chromatin signature[J].NatStructMolBiol，2015，22(5)：370-376.

[18]PANG W J，LIN L G，XIONG Y，et al.Knockdown of PU.1 AS lncRNA inhibits adipogenesis through enhancing PU.1 mRNA translation[J].JCellBiochem，2013，114(11)：2500-2512.

[19]CHENGUANG G，MAQUAT L E.lncRNAs transactivate STAU1-mediated mRNA decay by duplexing with 3′ UTRs via Alu elements[J].Nature，2011，470(7333)：284-288.

[20]GIOVARELLI M，BUCCI G，RAMOS A，et al.H19 long noncoding RNA controls the mRNA decay promoting function of KSRP[J].ProcNatlAcadSciUSA，2014，111(47)：5023-5028.

[21]JALALI S，BHARTIYA D，LALWANI M K，et al.Systematic transcriptome wide analysis of lncRNA-miRNA interactions[J].PLoSOne，2013，8：e53823.

[22]LI G，YANG Z，SHENG Y，et al.An integrated evolutionary analysis of miRNA-lncRNA in mammals[J].MolBiolRep，2014，41(1)：201-207.

[23]KARRETH F A，TAY Y，PERNA D，et al.Invivoidentification of tumor-suppressive PTEN ceRNAs in an oncogenic BRAF-induced mouse model of melanoma[J].Cell，2011，147(4)：382-395.

[24]MARCELLA C，DAVIDE C，IVANO L，et al.A long noncoding RNA controls muscle differentiation by functioning as a competing endogenous RNA[J].Cell，2011，147(2)：358-369.

[25]JOHNSSON P，LIPOVICH L，GRANDER D，et al.Evolutionary conservation of long non-coding RNAs：sequence，structure，function[J].BBA-GenSubjects，2014，1840(3)：1063-1071.

[26]WANG K C，CHANG H Y.Molecular mechanisms of long noncoding RNAs[J].MolCell，2011，43(6)：904-914.

[27]FATICA A，BOZZONI I.Long non-coding RNAs：new players in cell differentiation and development[J].NatRevGenet，2014，15(1)：7-21.

[28]IWAKKIRI J，HAMADA M，ASAI K.Bioinformatics tools for lncRNA research[J].BBA-GeneRegulMec，2015，1859(1)：23-30.

[29]KASHI K，HENDERSON L，BONETTI A，et al.Discovery and functional analysis of lncRNAs：Methodologies to investigate an uncharacterized transcriptome[J].BBA-GeneRegulMec，2015，151(6)：690-693.

[30]GHOSAL S，DAS S，CHAKRABARTI J et al.Long noncoding RNAs：new players in the molecular mechanism for maintenance and differentiation of pluripotent stem cells[J].StemCellsDev，2013，22(16)：2240-2253.

[31]FLYNN RA，CHANG H Y.Long noncoding RNAs in cell-fate programming and reprogramming[J].CellStemCell，2014，14(6)：752-761.

[32]BATISTA P J，CHANG H Y.Long noncoding RNAs：cellular address codes in development and disease[J].Cell，2013，152(6)：1298-1307.

[33]AUTUORO J M，PIRNIE S P，CARMICHAEL G G.Long noncoding RNAs in imprinting and X chromosome inactivation[J].Biomolecules，2014，4(1)：76-100.

[34]DENG X，BERLETCH J B，NGUYEN D K，et al.X chromosome regulation：diverse patterns in development，tissues and disease[J].NatRevGenet，2014，15(6)：367-378.

[35]GALUPA R，HEARD E.X-chromosome inactivation：new insights into cis and trans regulation[J].CurrOpinGenetDev，2015，31：57-66.

[36]MERCER T R，DAGMER W，DINGER M E，et al.Expression of distinct RNAs from 3′ untranslated regions[J].NucleicAcidsRes，2011，39(6)：2393-2403.

[37]RYU Y H，MACDONALD P M.RNA Sequences required for the noncoding function of oskar RNA also mediate regulation of oskar protein expression by Bicoid stability factor[J].DevBiol，2015，407(2)：211-223.

[38]DAMIEN U，CLAIRE F，F(xiàn)LORENT H.When one is better than two：RNA with dual functions[J].Biochimie，2011，93(4)：633-644.

[39]ANGUERA M C，MA W，CLIFT D，at el.Tsx produces a long noncoding RNA and has general functions in the germline，stem cells，and brain[J].PLoSGenet，2011，7：e1002248.

[40]ZHANG G，DAHL J A，NIU Y，at el.ALKBH5 is a mammalian RNA demethylase that impacts RNA metabolism and mouse fertility[J].MolCell，2013，49(1)：18-29.

[41]GAO W L，LIU M，YANG Y，at el.The imprinted H19 gene regulates human placental trophoblast cell proliferation via encoding miR-675 that targets nodal modulator 1 (NOMO1)[J].RNABiol，2012，9(7)：1002-1010.

[42]ANDREW K，DAVID O，PAUL M，at el.The H19 lincRNA is a developmental reservoir of miR-675 that suppresses growth and Igf1r[J].NatCellBiol，2012，14(7)：659-665.

[43]ZOU Y，JIANG Z，YU X，et al.Upregulation of long noncoding RNA SPRY4-IT1 modulates proliferation，migration，apoptosis，and network formation in trophoblast cells HTR-8SV/neo[J].PLoSOne，2013，8(11)：e79598.

[44]SHINICHI N，MASAYUKI S，KAORI Y，et al.The lncRNA Neat1 is required for corpus luteum formation and the establishment of pregnancy in a subpopulation of mice[J].Development，2014，141(23)：4618-4627.

[45]LI W，NOTANI D，MA Q，et al.Functional roles of enhancer RNAs for oestrogen-dependent transcriptional activation[J].Nature，2013，498(7455)：162-190.

[46]YANG L，LIN C，JIN C，et al.lncRNA-dependent mechanisms of androgen-receptor-regulated gene activation programs[J].Nature，2013，500(7464)：598-602.

[47]HSIEH C L，F(xiàn)EI T，CHEN Y，et al.Enhancer RNAs participate in androgen receptor-driven looping that selectively enhances gene activation[J].ProcNatlAcadSciUSA，2014，111(20)：7319-7324.

[48]LANZ R B，MCKENNA N J，ONATE S A，et al.A steroid receptor coactivator，SRA，functions as an RNA and is present in an SRC-1 complex[J].Cell，1999，97(1)：17-27.

[49]LANZ R B，RAZANI B，GOLDBERG A D，et al.Distinct RNA motifs are important for coactivation of steroid hormone receptors by steroid receptor RNA activator (SRA)[J].ProcNatlAcadSciUSA，2002，99(25)：16081-16086.

[50]DANIEL A R，GAVIGLIO A L，KNUTSON T P，et al.Progesterone receptor-B enhances estrogen responsiveness of breast cancer cells via scaffolding PELP1-and estrogen receptor-containing transcription complexes[J].Oncogene，2015，34(4)：506-515.

[51]KAWASHIMA H，TAKANO H，SUGITA S，et al.A novel steroid receptor co-activator protein (SRAP) as an alternative form of steroid receptor RNA-activator gene：expression in prostate cancer cells and enhancement of androgen receptor activity[J].BiochemJ，2003，369：163-171.

[52]VICENT G P，NACHT A S，ZAURIN R，et al.Unliganded progesterone receptor-mediated targeting of an RNA-containing repressive complex silences a subset of hormone-inducible genes[J].GenesDev，2013，27(10)：1179-1197.

[53]KANEKO S，SON J，SHEN S S，et al.PRC2 binds active promoters and contacts nascent RNAs in embryonic stem cells[J].NatStructMolBiol，2013，20(11)：1258-1264.

[54]DURRUTHY-DURRUTHY J，SEBASTIANO V，WOSSIDLO M，et al.The primate-specific noncoding RNA HPAT5 regulates pluripotency during human preimplantation development and nuclear reprogramming[J].NatGenet，2016，48(1)：44-52.

[55]MULVEY B B，OLCESE U，CABRERA J R，et al.An interactive network of long non-coding RNAs facilitates the Drosophila sex determination decision[J].BBA-GeneRegulMec，2014，1839(9)：773-784.

[56]HANSEN T B，JENSEN T I，CLAUSENl B H，et al.Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges[J].Nature，2013，495(7441)：384-388.

[57]LEI Z，HENG L，DAZHUAN X，et al.A novel ncRNA gene from mouse chromosome 5 trans-splices with Dmrt1 on chromosome 19[J].BiochemBiophResCo，2010，400(4)：696-700.

[58]YOKOO M，SATO E.Cumulus-oocyte complex interactions during oocyte maturation[J].IntRevCytol，2004，235：251-291.

[59]YERUSHALMI G M，SALMIN-DIVON M，YUNG Y，et al.Characterization of the human cumulus cell transcriptome during final follicular maturation and ovulation[J].MolHumReprod，2014，20(8)：719-735.

[60]XU X，LI J，CAO Y，et al.Differential expression of long noncoding RNAs in human cumulus cells related to embryo developmental potential：A microarray analysis[J].ReprodSci，2014，22(6)：672-678.

[61]MACAULAY A D，ISABELLE G，JULIETA C，et al.The gametic synapse：RNA transfer to the bovine oocyte[J].BiolReprod，2014，91(4)：90-90.

[62]NICOLAS E，CHENOUARD N，OLIVO-MARIN J C，et al.A dual role for actin and microtubule cytoskeleton in the transport of Golgi units from the nurse cells to the oocyte across ring canals[J].MolBiolCell，2009，20(1)：556-568.

[63]CRISTINA C，LUANA L，LETIZIA A，et al.Soma-to-germline transmission of RNA in mice xenografted with human tumour cells：possible transport by exosomes[J].PLoSOne，2014，9：e101629.

[64]EVANGELOS P，JIGUANG W，GERSON R，et al.RNA exosome-regulated long non-coding RNA transcription controls super-enhancer activity RNA exosome-regulated long non-coding RNA transcription controls super-enhancer activity[J].Cell，2015，161(4)：774-789.

[65]GEZER U，?ZGüR E，CETINKAYA M，et al.Long non-coding RNAs with low expression levels in cells are enriched in secreted exosomes[J].CellBiolInt，2014，38(9)：1076-1079.

[66]YAN L，YANG M，GUO H，et al.Single-cell RNA-Seq profiling of human preimplantation embryos and embryonic stem cells[J].NatStructMolBiol，2013，20(9)：1131-1139.

[67]HAMAZAKI N，UESAKA M，NAKASHIMA K，et al.Gene activation-associated long noncoding RNAs function in mouse preimplantation development[J].Development，2015，142(5)：910-920.

[68]LI J，CAO Y，XU X，et al.Increased new lncRNA-mRNA gene pair levels in human cumulus cells correlate with oocyte maturation and embryo development[J].ReprodSci，2015，22(8)：1008-1014.

[69]BROWN J B，NATHAN B，ROBERT E，et al.Diversity and dynamics of the Drosophila transcriptome[J].Nature，2014，512(7515)：393-399.

[70]BAO J，WU J，SCHUSTER A S，et al.Expression profiling reveals developmentally regulated lncRNA repertoire in the mouse male germline[J].BiolReprod，2013，89(5)：107-118.

[71]CHALMEL F，LARDENOIS A，EVRARD B，et al.High-resolution profiling of novel transcribed regions during rat spermatogenesis[J].BiolReprod，2014，91(1)：5-5.

[72]LIANG M，LI W，TIAN H，et al.Sequential expression of long noncoding RNA as mRNA gene expression in specific stages of mouse spermatogenesis[J].SciRep，2014，4：5966-5966.

[73]MARGOLIN G，KHIL P P，KIM J，et al.Integrated transcriptome analysis of mouse spermatogenesis[J].BMCGenomics，2014，15(1)：1-19.

[74]SOUMILLON M，NECSULEA A，WEIER M，at el.Cellular source and mechanisms of high transcriptome complexity in the mammalian testis[J].CellRep，2013，3(6)：2179-2190.

[75]CABALLERO J，GILBERT I，F(xiàn)OURNIER E，et al.Exploring the function of long non-coding RNA in the development of bovine early embryos[J].ReprodFertDev，2014，27(1)：40-52.

[76]PARANJPE S S，JACOBI U G，HEERINGEN S J V，et al.A genome-wide survey of maternal and embryonic transcripts during Xenopus tropicalis development[J].BMCGenomics，2013，14(1)：600-601.

[77]ZHANG K，HUANG K，LUO Y，er al.Identification and functional analysis of long non-coding RNAs in mouse cleavage stage embryonic development based on single cell transcriptome data[J].BMCGenomics，2014，15(1)：1-12.

[78]WANG Y，XUE S，LIU X，et al.Analyses of long non-coding RNA and mRNA profiling using RNA sequencing during the pre-implantation phases in pig endometrium[J].SciRep，2016，6：20238.

[79]GUTTMAN M，DONAGHEY J，CAREY B W，et al.lincRNAs act in the circuitry controlling pluripotency and differentiation[J].Nature，2011，477(7364)：295-300.

(編輯程金華)

New Research Progress in Animal Reproduction-related Long Noncoding RNAs

HE Xiao-yun，DI Ran，HU Wen-ping，WANG Xiang-yu，LIU Qiu-yue*，CHU Ming-xing*

(KeyLaboratoryofFarmAnimalGeneticResourcesandGermplasmInnovationofMinistryofAgriculture，InstituteofAnimalScience，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100193，China)

Long noncoding RNA (lncRNA) is one kind of RNA which is longer than 200 nt and does not show the potential of coding protein.It has been known to play vital roles in eukaryotic gene regulation.Transcriptional capacities of sex chromosomes and some imprinted genes is regulated incisby lncRNAs which vary among species.The researches of lncRNAs regulation in reproduction mainly focused on screening lncRNAs candidates，identifying their target genes and the biological functions，clarifying the molecular mechanisms of those lncRNAs regulation.The present review concerned with the role of lncRNAs in processes vital to reprodution，such as gametogenesis，placentation and pregnancy，sex hormone responses，early embryonic development，sex determination and gonad development stages during reproduction process.These results can give scientists new insights into the regulation mechanism of animal reproduction.

lncRNA；reproduction；gametogenesis；hormone regulation；pregnancy

10.11843/j.issn.0366-6964.2016.09.002

2016-04-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31472078；31402041；31572371)；寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)資金項(xiàng)目(DWJLC-2016001)；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IAS13)；國(guó)家肉羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)(CARS-39)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2013ywf-zd-1；2015ywf-zd-2；2015ywf-zd-8)；內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項(xiàng)；內(nèi)蒙古自治區(qū)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金計(jì)劃

賀小云(1990-)，男，山西運(yùn)城人，碩士生，主要從事動(dòng)物分子育種研究，E-mail: hedayun@sina.cn

劉秋月，博士，副研究員，E-mail: liuqiuyue@caas.cn；儲(chǔ)明星，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事羊優(yōu)異繁殖性狀的分子機(jī)理研究，E-mail: mxchu@263.net

S821.3

A

0366-6964(2016)09-1749-08