決定胚胎干細胞命運的lincRNA

日期：2011-08-31 09:01:47

近日來自美國哈佛-麻省理工博德研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）的科學家們在新研究中發(fā)現(xiàn)一類特異的大型RNAs分子（large RNAs）對胚胎干細胞命運起關(guān)鍵性的作用，這一研究成果在線發(fā)表在8月28日的《自然》（Nature）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名的遺傳學家Eric S. Lander，他是Broad醫(yī)學院的創(chuàng)始人之一，人類基因組計劃領(lǐng)導(dǎo)者之一，美國科學院院士。到2008年為止，他以22篇高影響力的論文（被引9710次，每篇論文平均被引用441.4次）在以影響力論文數(shù)量排名的科學家榜中名列榜首。

早在數(shù)年前Broad研究所的科學家們就發(fā)現(xiàn)人類和小鼠的基因組可編碼一種稱為“基因間的長鏈非編碼RNA”（large intergenic noncoding RNA，簡稱lincRNA）的特異性RNAs。lincRNAs起初被認為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學功能。然而，近年來的研究表明，lincRNAs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)運輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過程，lincRNAs的這些調(diào)控作用也開始引起人們廣泛的關(guān)注。

“長期以來科學家們對于lincRNAs的生物功能存在大量的爭議，”Eric Lander說：“新研究表明lincRNAs可對調(diào)控胚胎干細胞命運起關(guān)鍵性的作用。這是一個非常讓人驚喜的發(fā)現(xiàn)，因為長期以來研究人員都認為是某些特定的蛋白質(zhì)對這一過程起主導(dǎo)作用。”

胚胎干細胞通常有兩種命運或是分化為特定細胞如血細胞、神經(jīng)細胞，或是保持多潛能性，即維持其多向發(fā)育潛能及在不分化狀態(tài)下的對稱性細胞分裂能力。在最新的這篇文章中，研究人員對胚胎干細胞（ES cells）中的100多種lincRNAs進行了研究。當研究人員在胚胎干細胞中嘗試分別敲除每種lincRNA時，他們發(fā)現(xiàn)其中一些lincRNAs參與抑制了某些特定細胞中的基因表達，而另一些則與胚胎干細胞多潛能性喪失相關(guān)。

在進一步的研究中，Eric Lander更深入地解析了lincRNAs發(fā)揮功能的相關(guān)機制。通過一系列生化試驗，研究人員證實lincRNAs與一些影響細胞命運的關(guān)鍵蛋白之間存在著相互作用。

“這些lincRNAs似乎在其中充當了組織者的角色，將各種蛋白質(zhì)集中起來裝配形成一個個功能單位，”文章的作者之一、哈佛大學醫(yī)學院助理教授、Broad研究所資深研究員（senior associate member）John Rinn說：“就如同球隊隊長將球員們組織到一起來，踢一場好球一樣。”

文章的第一作者、Broad研究所研究生Mitchell Guttman表示課題組在下一階段將更深入地探究這些lincRNAs與蛋白質(zhì)之間的互作機制。“這不僅有可能幫助我們找到調(diào)控這些RNAs的方法，或?qū)⑼苿游覀冮_發(fā)出靶向疾病相關(guān)的關(guān)鍵基因的有效新策略，”Guttman說。