Long non-coding RNAs: new players in cell differentiation and development
今天读的一篇文献是2014年发表在nature reviews上的LncRNA的一篇综述,而我的主要关注点在lncRNA 的调控机制,所以仅列出部分内容。
摘要:
多细胞生物的基因组具有不同类型的非编码RNA。 lncRNAs属于一类新的多样性的non-coding RNAs,包括数千种不同的类型。在发育和分化过程中,lncRNA在基因表达调控中起着至关重要的作用,在发育复杂的生物基因组中,lncRNA的数量增加,这突出了在多细胞生物进化过程中基于RNA的调控水平的重要性。在这篇综述中,作者描述了在发育过程中的功能,如在剂量补偿,基因组印迹,细胞分化和器官发生,特别强调哺乳动物的发展。
介绍:
什么是lncRNA:
DNA转录过程中,很大一部分转录体产生的RNA转录物超过200个核苷酸(聚腺苷),并且没有明显的ORF(开放阅读框(ORF)是具有翻译能力的阅读框的一部分。ORF是连续的密码子序列,从起始密码子(通常为AUG)开始,到终止密码子(通常为UAA,UAG或UGA)结束)。这些被定义为长非编码RNA.
lncRNAs作用:
lncRNA具有作为蛋白质配体和介导碱基对相互作用的双重作用。其他small ncRNAs也具有这两种作用。但是lncRNA可以折叠成复杂的结构(具有特异性?)。通过RNA-seq,发现lncRNA在分化的不同阶段是差异表达的。
lncRNA的鉴定方法:
1⃣️Tiling arrays 2⃣️SAGE 3⃣️CAGE 4⃣️RNA-seq
5⃣️Chromatin immunoprecipitation (ChIP(用于研究细胞中蛋白质和DNA之间的相互作用。其目的是确定特定的蛋白质是否与特定的基因组区域相关联).
lncRNAs的作用方式:
补:lncRNA的作用方式取决于lncRNA所在的位置,因此需要对lncRNAs进行亚细胞定位。
方法:RNA的免疫荧光原位杂交也就是RNA—FISH
进行FISH之前我们也可以通过数据库去预测我们的lncRNA在一些细胞系中的定位(参考知乎和谷歌搜索)。
(Nuclear)核lncRNA:
cis-调控:大多数的核lncRNA的通过引导染色质修饰剂进入特定的基因组位点。
image-20200125004456525.png image-20200125003139108.pngXist, Kcnq1ot1 and Airn这些lncRNAs招募DNA甲基转移酶3(DNMT3)诱导DNA甲基化,从而诱导染色质的形成。PRC2产生组蛋白H3赖氨酸27三甲基化(H3K27ME3)和组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶(EHMT2),负责生产H3K9ME2和H3K9ME3(组蛋白甲基化,可能与转录抑制与激活有关)。
image-20200125004430139.pnghoxa远端转录反义RNA(Hottp)通过MLL 1复合物的激活而发挥作用,从而促使活化的h3k4me3形成。
trans-调控:核IncRNAs也可以对基因位点产生间接调节作用
image-20200125005404473.png image-20200125005556852.pngHOXA转录反义RNA(HOTAIR)在相同的基因组区域招募两个不同的复合物(甲基化和去甲基化)。
image-20200125010025290.pnglncRNA-ES1和lncRNA-ES2 沉默SOX2结合OCT4控制胚胎干细胞的多能性。
image-20200125010510234.pnglncRNA Jpx结合CTCF(转录抑制因子),激活Xist的转录。
(Cytoplasmic) 细胞质lncRNAs:
长非编码RNA(INcRNA)与靶RNA序列之间互补区域的配对
image-20200125011550166.pnglncRNAs作为竞争性内源性rna(ceRNAs)
image-20200125011712345.pnglncRNAs在骨骼肌中的作用
image-20200125014230067.pngCesana, M. et al. A long noncoding RNA controls muscle differentiation by functioning as a competing endogenous RNA. Cell 147, 358–369 (2011).
问题:是否可以借鉴小鼠骨骼肌发育去研究鸡的骨骼肌发育?
文献补充:
提出ceRNA假设:
Franco-Zorrilla, J. M. et al. Target mimicry provides a new mechanism for regulation of microRNA activity. Nature Genet. 39, 1033–1037 (2007).
Poliseno, L. et al. A coding-independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology. Nature 465, 1033–1038 (2010).
确定circRNA,并阐述其功能
Karreth, F. A. et al. In vivo identification of tumor-suppressive PTEN ceRNAs in an oncogenic BRAF-induced mouse model of melanoma. Cell 147, 382–395 (2011).
Sumazin, P. et al. An extensive microRNA-mediated network of RNA–RNA interactions regulates established oncogenic pathways in glioblastoma. Cell 147, 370–381 (2011).
Hansen, T. B. et al. miRNA-dependent gene silencing involving Ago2-mediated cleavage of a circular antisense RNA. EMBO J. 30, 4414–4422 (2011).
Hansen, T. B. et al. Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges. Nature 495, 384–388 (2013).
Memczak, S. et al. Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency. Nature 495, 333–338 (2013).
lncRNA调控骨骼肌发育(ceRNA)
Kallen, A. N. et al. The imprinted H19 lncRNA antagonizes let‐7 microRNAs. Mol. Cell 52, 101–112 (2013).
Wang, J., Gong, C. & Maquat, L. E. Control of myogenesis by rodent SINE-containing lncRNAs. Genes Dev.
lncRNA调控脂肪发育
Sun, L. et al. Long noncoding RNAs regulate adipogenesis. Proc. Natl Acad. Sci. USA 110, 3387–3392 (2013).
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