LncRNA的功能及研究进展

lncRNA在肿瘤中的研究现状长链非编码RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)是一类转录本长度超过200nt、不编码蛋白的RNA，这类RNA起初被认为是基因组转录的“噪音”，随着2007年Hotair功能的被发掘，lncRNA 的功能渐渐明晰。

据计算，约有93%的转录本为lncRNA1，lncRNA 通常位于细胞核和细胞质。

但是lncRNA的基因转录水平一般低于蛋白质编码基因，序列保守性差，承受的进化压力小，但promoter 序列通常比较保守。

lncRNA与小分子RNA相比，序列更长、空间结构也较为复杂，参与表达调控的机制也更具有多样性和复杂性。

尽管目前只有一小部分lncRNA的功能有相关报道，但可以明确的是lncRNA参与发育、分化、代谢等多方面的调控。

lncRNA能在表观遗传2、转录3及转录后4水平调控基因表达，参与X染色体沉默、基因组印记以及染色质修饰、转录激活与抑制、核内运输等多种重要的调控过程，与人类疾病的发生、发展和防治都有着密切联系。

研究表明，lncRNA的异常表达与肿瘤的诊断、复发及转移相关5。

lncRNA以外泌体的形式分泌到细胞外，体液中的lncRNA具有作为生物标志物的潜能，指示肿瘤的进展与恶性程度，指导个性化治疗。

PCA3是一个前列腺癌特异表达lncRNA，在前列腺癌患者尿液中异常升高，已经用于临床前列腺癌诊断6。

血浆中稳定存在的lncRNA也有作为生物标志物的潜能，比如胃癌患者血浆中lncRNAH19显着升高7。

在临床，相同癌症患者接受相同的治疗方式，但往往会表现出不同的临床后果，lncRNA的差异表达是造成这一现象的原因之一8。

癌组织中lncRNA的异常表达通常与转移及预后较差相关。

在胰腺癌中lncRNAHULC表达异常升高，其异常高表达与肿瘤体积、高级别的淋巴结转移与血管浸润显着相关，HULC水平与患者的总体生存率相关9。

Hotair在乳腺、结直肠癌、宫颈癌等多种癌症中表达升高；在宫颈癌中，Hotair的高表达与淋巴结转移相关，且总体生存率较低；通过相应的细胞生物学实验表明，敲减Hotair 能够显着抑制宫颈癌细胞的增殖、迁移与侵袭，过表达能引起EMT相关表型10。

lncrna特征，作用机制，生物学功能
LncRNA（长链非编码RNA）是一种包含超过200个核苷酸的RNA，不能被翻译成蛋白质，但具有多种重要的生理功能。

LncRNA的作用机制主要包括以下几个方面：
- 调节染色体结构：在雌性哺乳动物中，X染色体失活（XCI）可以使早期胚胎发育过程中的两个X染色体之一沉默，从而实现剂量补偿。

从非活跃X染色体（Xi）转录而来的非X特异性转录本（XIST）触发一系列级联的事件，导致染色体重构以实现稳定沉默。

- 调节染色质重塑：许多核定位的LncRNA与染色质有关，参与了顺式或反式的染色质重塑。

- 影响染色质修饰：XIST介导的XCI模型是XIST直接招募多梳蛋白抑制复合体2（PRC2），导致组蛋白H3K27me3染色体广泛沉积，从而建立整个Xi的抑制性染色质。

- 在转录调控中的作用：LncRNA BLACAT2可以与血管内皮生长因子-C（VEGF-C）的启动子区域形成三螺旋结构，促进了DNA甲基转移酶重要组分WDR5的募集，增加了VEGF-C启动子区域的甲基化水平，促进了其表达增加。

LncRNA的生物学功能包括以下几个方面：
- 参与染色体重构：通过调节染色体结构，参与了X染色体失活等过程。

- 调节染色质重塑：通过参与染色质重塑过程，影响了基因的表
达和调控。

- 影响染色质修饰：通过影响染色质修饰，参与了多能性基因的
激活和沉默。

- 在转录调控中的作用：通过与基因启动子区域相互作用，调节
了基因的转录和表达。

LncRNA是一类重要的非编码RNA，在染色体重构、染色质重塑、染色质修饰和转录调控等方面发挥着重要的生物学功能。

LncRNA的结构、功能及其作用机制研究综述-生物化学论文-生物学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——研究发现，在哺乳动物基因组中，只有不到2%的转录产物具有蛋白编码功能，其余98% 均为非编码RNA （noncoding RNA,ncRNA）[1,2]. 根据核苷酸序列的长度，ncRNA 可分为短链ncRNA （short/small ncRNA）和长链LncRNA（long ncRNA）,二者之间并没有特别严格的界限，仅以ncRNA 核苷酸序列的长度来区分，一般将长度大于200 核苷酸ncRNA定义为LncRNA[3.7]. 根据核苷酸序列长度定义LncRNA 虽已得到了普遍的公认，但缺乏严谨性[8],已有报道证实，有些LncRNA 的长度就小于200 个核苷酸[9]. LncRNA 分布广泛，在动物[10,11]、植物[12]、酵母[13]甚至病毒[4]中均发现有LncRNA 存在，其功能几乎涉及到生物体生理及病理的全部生物学过程，既能调节细胞的增殖、分化及代谢等生理过程，也参与调节机体的各种病理过程，如癌症、糖尿病、免疫病、阿尔茨海默病等[14,15,32 ,41]. 本文对近年来有关LncRNA 的结构、功能及其作用机制的研究进展进行综述。

1 LncRNA 的分子结构尽管在过去20 多年里，也有关于LncRNA 的一些报道，但高通量测序技术的发展才使得从基因水平研究LncRNA 成为可能[15]. 为了更深入地展开LncRNA 相关研究，了解其功能及作用机制，科学家们根据LncRNA 在基因组中所处的位置及背景，将LncRNA 分为基因间LncRNA （intergenic LncRNA）和内含子LncRNA （intronic LncRNA）以及正义LncRNA （sense LncRNA）和反义LncRNA （antisenseLncRNA）等4 种类型[4],也有人将LncRNA 分为5类，即正义、反义、双向、基因内LncRNA 及基因间LncRNA 等5 种类型[2,8].结构是功能的基础，任何物质的功能发挥都离不开其特有的分子结构，研究一个物质的结构是了解其功能及其作用机制必要前提。

lncrna及其功能研究的一般流程
lncRNA及其功能研究的一般流程包括以下步骤：
转录组测序和lncRNA芯片高通量筛选：全转录组测序和lncRNA芯片是目前最常用的技术手段，通过这种高通量的筛选方法，可以快速获得不同实验组间差异表达的lncRNA和mRNA。

生物信息学分析：从大量lncRNA中筛选有潜在功能意义的lncRNA。

目标lncRNA的功能分析与验证：根据上述生物信息分析推断出lncRNA可能的生物学功能，并设计相应的实验来验证假设是否成立。

此外，目标lncRNA的表达量及差异、在组织或细胞中的定位以及与其蛋白互作的研究等，也是lncRNA及其功能研究的重要方面。

沉默lncRNA PCA3减少前列腺癌细胞雄激素受体表达抑制前列腺癌细胞增殖和转移前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率在男性肿瘤中位居前列。

雄激素受体（AR）在前列腺癌的发生和发展中扮演着重要角色。

研究表明，长链非编码RNA （lncRNA）在前列腺癌细胞中发挥着重要作用，而其中的一个重要lncRNA，PCA3，被发现能够影响前列腺癌细胞中雄激素受体的表达，进而影响细胞的增殖和转移。

本文将就沉默lncRNA PCA3对前列腺癌细胞雄激素受体表达抑制对前列腺癌细胞增殖和转移的影响进行探讨。

让我们了解一下lncRNA PCA3对前列腺癌细胞的影响。

PCA3是一种高度组织特异性的lncRNA，其表达在前列腺癌组织中明显上调。

研究发现，PCA3的高表达与前列腺癌的临床进展和预后密切相关。

PCA3的过度表达也被证明与前列腺癌细胞的增殖和侵袭相关。

这表明PCA3在前列腺癌的发生和发展过程中发挥着重要作用。

接下来，我们来探讨PCA3对前列腺癌细胞雄激素受体的影响。

研究发现，PCA3通过不同的途径影响前列腺癌细胞中的雄激素受体（AR）的表达和功能。

其中一个重要的研究发现是，PCA3通过miR-143的调控机制抑制了前列腺癌细胞中AR的表达。

PCA3也被发现能够通过Epigenetic调控机制影响AR的甲基化水平，从而影响其表达和功能。

这些研究结果表明，PCA3在前列腺癌细胞中通过不同方式影响AR的表达和功能。

我们来讨论一下PCA3对前列腺癌细胞增殖和转移的影响。

研究发现，PCA3的沉默可以显著抑制前列腺癌细胞的增殖和转移能力。

这是因为PCA3的高表达可以促进前列腺癌细胞的增殖和侵袭，而其沉默则可以逆转这种现象。

进一步的研究发现，PCA3的沉默可以显著降低前列腺癌细胞中雄激素受体的活性，从而抑制细胞的增殖和转移。

沉默lncRNA PCA3可以通过抑制前列腺癌细胞中雄激素受体的表达，从而降低前列腺癌细胞的增殖和转移能力。

IncRNA系列：lncRNA的⽣物学功能（⼆） 有研究报道，lncRNA可以通过调节细胞周期和凋亡的⽅式，来影响细胞的增殖。

例如，Gas5（growth arrest-specific 5，⾮编码RNA）在细胞周期阻滞的细胞内⼤量集聚。

其发挥作⽤的机制是抑制对于糖⽪质激素敏感的基因表达，使得细胞发⽣凋亡。

Gas5能与糖⽪质激素受体上的“糖⽪质激素反应元件”（glucocorticoid response element，GRE，该反应元件位于糖⽪质激素受体的DNA结合结构域内）相结合，通过竞争性抑制的⽅式抑制由糖⽪质激素受体诱导的DNA转录反应。

第⼆个例⼦是lincRNA-p21（Long intergenic non-coding RNA-p21）。

该分⼦由p53激活并在p53信号通路中发挥重要作⽤并诱导细胞凋亡。

lincRNA-p21和hnRNP-K（heterogenous nuclear ribonucleoprotein-K）相互结合，并介导下游hnRNP-K的转录抑制作⽤。

第三个被详细研究的分⼦是lncRNA PANDA。

lncRNA PANDA 位于CDKN1A基因转录起始位点上游5kb处，它的序列正好和CDKN1A 的序列互补。

它在DNA损伤引起的反应中发挥了重要的作⽤。

在DNA发挥损伤后，p53激活了CDKN1A、PANDA和lincRNA-p21的转录。

PANDA被转录后，和转录因⼦NF-YA相互结合并抑制凋亡。

PANDA、lincRNA-p21和CDNK1A这三个基因协同作⽤，最终影响了细胞周期阻滞和细胞凋亡。

（⼆）lncRNA 对于mRNA降解的调控作⽤ mRNA 在细胞内的丰度往往决定了蛋⽩表达的⾼低（虽然不绝对，但是⼤多数情况下如此）。

⽽mRNA 在细胞内的丰度，通常有两个⽅⾯的原因决定：1）转录的多少；2）降解的快慢。

其中，mRNA的降解有多条途径，⽽lncRNA则参与了其中Staufen 1 介导的mRNA降解途径（Staufen 1-mediated mRNA decay，SMD）。

lncRNA及其生物学功能标题：lncRNA：隐藏的生物学功能与未来展望在生物学领域，长链非编码RNA（lncRNA）作为一种新型的基因表达调控分子，引发了研究者的广泛。

本文将详细介绍lncRNA的特性、生物功能及其在疾病诊疗中的应用前景。

早在二十世纪九十年代，科学家们就已经知道，除了编码蛋白质的基因外，还有大量不编码蛋白质的基因存在。

这些基因最初被认为是没有功能的“垃圾基因”，但随着研究的深入，人们逐渐发现它们在基因表达调控中发挥重要作用。

其中，lncRNA是这类基因中的重要成员。

lncRNA是指由RNA聚合酶Ⅱ转录，长度大于200个核苷酸，不具有编码蛋白质能力的长链非编码RNA。

根据其作用部位和方式的不同，lncRNA可分为以下几类：反义lncRNA：位于编码蛋白基因的反义链上，通过与mRNA结合，调控基因表达。

正义lncRNA：位于同义链上，与mRNA共同形成双链结构，影响基因表达。

内含子lncRNA：由内含子转录而来，可通过影响内含子剪接方式来调控基因表达。

天然假基因lncRNA：与功能基因几乎相同，但转录方向相反，可能通过转录干扰或RNA干扰来调控基因表达。

调控基因表达：lncRNA可通过与mRNA、蛋白质或DNA相互作用，调控基因表达的多个层面，如转录、翻译和表观遗传修饰等。

细胞周期与凋亡调控：部分lncRNA可以调控细胞周期进程和凋亡信号通路，影响肿瘤的发生发展。

免疫应答调控：研究发现，lncRNA参与B细胞和T细胞的免疫应答过程，调控免疫反应。

维持染色体稳定性：部分lncRNA可以维持染色体稳定性，防止染色体结构变异和基因组不稳定。

疾病诊断标志物：研究发现，某些lncRNA在不同类型的肿瘤中表达水平显著不同，可能成为肿瘤早期诊断和分型的标志物。

例如，HOTAIR 在乳腺癌中高表达，有望用于乳腺癌的诊断和预后评估。

药物研发新靶点：随着对lncRNA生物功能的深入了解，研究者们发现了针对lncRNA进行药物干预的可能性，为疾病治疗提供了新的思路。

山东医药2019年第59卷第16期.综述・IncRNA及其在胃癌发生发展中的作用和机制研究进展李皤，李强，姚玮，王玉平，关泉林,周永宁(兰州大学第一医院，兰州730000 )摘要：胃癌作为常见的消化系统恶性肿瘤之一，由于患病早期缺乏特异性症状，临床上常以肿瘤标志物作为胃癌的重要诊断指标。

但目前临床应用最广的肿瘤标志物特异度及灵敏度均较低。

长链非编码RNA(IncRNA)作为大量存在于人体内的非编码基因，通过发挥对转录、转录后、表观遗传等生物过稈的调节作用，调控胃癌的发生发 展。

在胃癌患者的组织和血液中均可检测到具有明显表达差异的IncRNA 。

存在于人体组织及血液中的IncRNA还可以外泌体的形式分泌到细胞外，并在不同细胞之间进行传输汐卜泌体大量存在于人体体液中，与肿瘤相关的外 泌体还可参与到肿瘤细胞及基底细胞相关的遗传信息交换，促进大量新生血管的生成及肿瘤的生长与侵袭，因此IncRNA 有望作为胃癌诊断的相关肿瘤标志物。

关键词：胃癌;长链非编码即A ；肿瘤标志物doi : 10.3969/j. issn. 1002-266X. 2019.16.025中图分类号:R735.2 文献标志码:A 文章编号：1002-266X( 2019 )16-0085-04胃癌作为全球发病率排名第四、病死率排名第 框,主要由RNA 聚合酶II 合成。

二的恶性肿瘤⑴，严重影响人们健康水平与生活质 量。

胃癌在我国高发，病死率较高，现已成为我国人 群的第二大死因⑴。

胃癌患者早期症状并不明显，确诊时约80%为进展期，术后五年存活率低于25%，诊断延误成为现阶段影响胃癌治疗及预后的最大障碍。

胃镜与活组织检查相结合仍是现阶段全 球惟一公认确诊胃癌的金标准仏釘，但由于其有创性且经济费用较高等原因不易被患者所接受，在胃癌筛查中应用受限。

目前临床最常用的肿瘤标志物由于诊断特异度与灵敏度不高而不能完全取代活组织检查。

长链非编码RNA(lncRNA)可在人体的组织、血液及唾液等体液中直接获取，且采集方便易被 患者接受，具有较高的灵敏度及特异度，因此ln-cRNA 可作为潜在的胃癌诊断肿瘤标志物。

lncRNA研究策略与技术研究背景：长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一类不编码蛋白的RNA分子，长度在200 bp 以上，起初被认为是RNA聚合酶II转录的副产物，不具有生物学功能；近期的研究说明lncRNA具有保守的二级结构，可以与蛋白、DNA和RNA相互作用，参与多种生物学过程的调控，尤其在肿瘤当中发挥了重要的调控角色，如染色质修饰、转录激活和抑制、转录后调解以及作为miRNA的诱导分子干扰基因的表达等，图1所示。

随着高通量测序技术的发展，越来越多的lncRNA被注释，但是绝大多数的lncRNA的功能仍然不清楚，因此lncRNA的研究是一片非常广阔的未知领域，具有极大的研究价值和意义。

图1. lncRNA参与肿瘤生物学调控，红色线状图表示lncRNA锐博生物提供研究思路：差异lncRNA筛选的研究方法：案例解读：案例(一)RNA seq发现lincRNA1. 2011年，Rinn研究小组对24种组织样本进行RNA测序发现了8000多个人的lincRNAseq预测lincRNAlincRNA的数量及交集及用软件组装的结果2. lincRNA的表达具有组织特异性图3. lincRNA和mRNA在不同组织当中的表达情况案例(二)lncRNA可以成为各种肿瘤的生物标志物2012斯坦福大学医学院研究人员进行首个大型的癌症lncRNA表达谱分析。

对64个肿瘤样品高通量测序，在各种肿瘤类型之间找出差异表达的1065个已知的以及1072新的lncRNA。

lncRNA表达谱分析案例(三)lncRNA表达谱芯片结合lncRNA-mRNA共表达网络筛选关键lncRNA第二军医大学的研究人员利用2/3肝部分切除(PH)小鼠在不同的时间点，针对肝脏再生过程进行了全基因组lncRNA芯片表达谱分析。

通过lncRNA和mRNA共表达网络分析找到了一个非常有意义的长链非编码RNA(lncRNA-LALR1)，并结合体内外实验证实在肝再生过程中lncRNA-LALR1通过激活Wnt/β-Catenin信号加速细胞周期进程，促进了肝细胞增殖。

非编码RNA的研究进展与应用前景RNA是一种生物分子，在细胞内具有多种生物学功能。

除了著名的mRNA，tRNA，rRNA等编码RNA，还有大量的非编码RNA，即不能直接翻译成蛋白质的RNA，包括长链非编码RNA （lncRNA）、微小RNA（miRNA）和环状RNA（circRNA）等。

这些非编码RNA近年来备受关注，其研究进展与应用前景也引起了广泛关注。

一、非编码RNA的研究进展在很早以前，科学家就知道了RNA分子存在，但他们只关注RNA背后的DNA序列。

他们认为RNA的唯一功能就是作为蛋白质合成的中间体。

因此，在科学家的眼里，非编码RNA往往被视为一种“附属物”，他们不太好奇非编码RNA是否具有独特的生物学功能。

随着生物学研究的深入，越来越多的证据表明，非编码RNA在细胞内发挥了重要的生物学功能。

他们可以调控基因的表达、参与细胞信号传导、参与RNA的修饰等多个方面。

随着技术的不断发展，科学家们对非编码RNA的研究越来越深入。

当前，非编码RNA的研究重点大致可以分为以下几个方面：1. lncRNA长链非编码RNA（lncRNA）是指长度大于200nt的RNA。

在细胞内，lncRNA具有多种不同的生物学功能。

比如，一些lncRNA可以调控基因的转录，另一些lncRNA可以调节某些RNA 的稳定性。

在肿瘤的形成过程中，一些lncRNA也可以充当促进剂或抑制剂，从而影响细胞的增殖、侵袭和转移。

2. miRNA微小RNA（miRNA）是一类长度约为22nt的RNA分子，可以调控基因的表达。

miRNA的作用主要是通过与靶基因的3'UTR结合，抑制该靶基因的表达。

miRNA的表达准确调控是细胞分化、发育和调节基因表达的必要条件之一。

目前已有数千种miRNA被鉴定，其中不少被证实是调节肿瘤的发生和发展。

3. circRNA环状RNA（circRNA）是一种封闭的 RNA分子，相对稳定。

circRNA可以存在于核内或细胞质中，并参与细胞的反应和调节等生物学过程。