Science、EMBO重要發現：編碼蛋白質的lncRNAs

日期：2014-04-09 09:11:23

不久之前，研究人員還認為RNA分為兩類：生成蛋白質的編碼RNAs和發揮結構作用的非編碼RNAs。發現小分子RNAs開啟了全新的研究領域。然而現在研究人員兜了個圈又回到了原地，推測一些長鏈非編碼RNAs可能生成了具有生物功能的小蛋白。近期發表在《EMBO Journal》雜志上的一項研究描述了，研究人員利用核糖體作圖（ribosome profiling）鑒別出了有可能生成小蛋白肽的幾百種長鏈非編碼RNAs。

研究的主要作者之一、耶魯大學醫學院教授Antonio Giraldez說：“我們利用核糖體作圖在人類和斑馬魚的一些長鏈非編碼RNAs中鑒別出了數百個開放閱讀框，這些長鏈非編碼RNAs有可能生成了一些功能性的蛋白質。”

核糖體作圖使得科學家們可以測量RNA翻譯為蛋白質的量。一些構成RNA的暴露核苷酸沒有受到蛋白質生成機器核糖體的保護，核酸酶會破壞這些核苷酸之間的鍵。剩下的就是會生成蛋白質的RNA。借助這種方法可對核酸酶消化后核糖體保護的信使RNA片段進行直接定量。

研究人員通過組合高分辨率的核糖體作圖及Giraldez實驗室開發的生物信息學工具ORFScore，顯影了與RNA上密碼子相對應的每個核糖體三核苷酸的翻譯和移動情況。

Giraldez說：“同時利用依賴于生物信息學工具micPDP的第二種計算方法對于我們的研究至關重要。micPDP揭示出核糖體作圖鑒別的一些RNAs與進化過程中保守的一些肽相對應。這強有力地表明了，在這些動物中這些基因編碼了具有特異動能的蛋白質。”

在進一步驗證過程中，研究人員利用質譜法對這些RNAs編碼的近100種肽進行了檢測并確定了其特征。

直到最近，人們都認為長鏈非編碼RNAs僅限于一些較平凡但重要的結構作用，這些作用對于支持細胞功能必不可少。“我們認為在早期的研究中漏掉這些小功能肽的主要原因在于，一些假設是在將某些功能歸于大量基因的情況下生成。短開放閱讀框數量如此眾多，設計標準的基因組注釋方法會漏掉一些短開放閱讀框，”論文的主要作者之一、柏林醫學系統生物學研究所主任Nikolaus Rajewsky教授說。

自然中存在許多的短肽，例如神經肽類或胰島素，但不同于由長鏈非編碼RNAs生成的小肽，它們是由較大的前體蛋白加工至最終的大小。近期出現了有關長鏈非編碼RNAs生成的一些小肽活性的首批報道。在《科學》（Science）雜志上，Schier和同事們報道稱，一種小肽發揮信號作用促進了早期魚胚胎中的細胞運動。這種由長鏈非編碼RNAs生成的Toddler蛋白，發揮了G蛋白偶聯受體激活子作用。早先的一項研究表明，在果蠅和面粉甲蟲中由tarsal-less/polished rice/mille-pattes基因生成的一種長鏈非編碼RNA編碼了一些控制上皮形態發生的小肽。