央廣網(wǎng)9月19日消息（記者吳善陽(yáng)）國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》昨天在線發(fā)表了中科院上海生命科學(xué)研究院計(jì)算生物學(xué)伙伴研究所楊力課題組和生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳玲玲課題組關(guān)于環(huán)形RNA研究的最新進(jìn)展。該研究成果首次闡明了互補(bǔ)序列對(duì)外顯子來(lái)源環(huán)形RNA產(chǎn)生的調(diào)節(jié)機(jī)制，并進(jìn)一步揭示了互補(bǔ)序列競(jìng)爭(zhēng)性配對(duì)介導(dǎo)的可變環(huán)化調(diào)控，以全新的理論視角揭示了基因表達(dá)在轉(zhuǎn)錄／轉(zhuǎn)錄后水平的復(fù)雜性和多樣性。

　　眾所周知，生命體的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄從脫氧核糖核酸（即DNA）傳遞到核糖核酸（即RNA）中，再通過(guò)翻譯傳遞到蛋白質(zhì)。通常情況下，真核生物基因在轉(zhuǎn)錄后通過(guò)RNA剪接去除基因內(nèi)的非編碼內(nèi)含子序列，并將含有蛋白編碼信息的基因外顯子序列順序地連接在一起，形成成熟的線形RNA分子。包括人在內(nèi)的高等真核生物可以通過(guò)可變剪接，由一個(gè)基因產(chǎn)生多種不同功能的成熟RNA及其相應(yīng)蛋白產(chǎn)物，這在不改變基因數(shù)目的前提下極大地提高了基因表達(dá)及其功能的復(fù)雜性和多樣性。RNA可變剪接與生物體正常生理功能息息相關(guān)，而異常的可變剪接則導(dǎo)致多種重要人類(lèi)疾病，如脊髓肌肉萎縮癥、強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、老年癡呆和癌癥等。

　　在真核生物中還存在一種反向的剪接反應(yīng)，使得基因的外顯子序列反向首尾連接形成環(huán)形RNA。 最近的研究發(fā)現(xiàn)數(shù)以千計(jì)環(huán)形RNA的存在，這些環(huán)形RNA的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步豐富了長(zhǎng)非編碼RNA的研究范疇，但是對(duì)這些環(huán)形RNA生成加工及其機(jī)制的研究尚處在起始階段。陳玲玲課題組和楊力課題組在2013年首次揭示了內(nèi)含子來(lái)源的環(huán)形RNA的形成機(jī)制和分子功能（Zhang et al, Mol Cell, 2013, 51:792-806），在環(huán)形RNA的分子預(yù)測(cè)、生成加工、功能研究等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

　　在此項(xiàng)工作中，科研人員利用特殊核酸酶（RNase R）對(duì)環(huán)形RNA富集，采用全新的計(jì)算分析流程，在人源胚胎干細(xì)胞H9中發(fā)現(xiàn)近萬(wàn)條環(huán)形RNA。通過(guò)計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合，首次證明了內(nèi)含子RNA互補(bǔ)序列介導(dǎo)的外顯子環(huán)化（環(huán)形RNA形成）。該研究還發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域間互補(bǔ)序列的競(jìng)爭(zhēng)性配對(duì)，可以選擇性的產(chǎn)生線形RNA或是環(huán)形RNA，即內(nèi)含子內(nèi)部形成的互補(bǔ)序列配對(duì)會(huì)促進(jìn)線形RNA的產(chǎn)生，而跨內(nèi)含子間的互補(bǔ)序列配對(duì)則更有利于環(huán)形RNA的產(chǎn)生。值得一提的是，這種互補(bǔ)序列的競(jìng)爭(zhēng)性配對(duì)在不同物種間呈現(xiàn)差異的組合模式，使得外顯子來(lái)源環(huán)形RNA的表達(dá)具有物種特異性。更為重要的是，在人類(lèi)基因組內(nèi)含子區(qū)域中蘊(yùn)含著大量的互補(bǔ)序列（如Alu等序列），這些互補(bǔ)序列的選擇配對(duì)及其動(dòng)態(tài)調(diào)控使得同一個(gè)基因可以產(chǎn)生多個(gè)環(huán)形RNA，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為可變環(huán)化（alternative circularization）。這一系列的發(fā)現(xiàn)，揭示了環(huán)形RNA這一類(lèi)新型非編碼RNA體內(nèi)的廣泛存在，進(jìn)一步以全新的理論視角揭示了基因表達(dá)在轉(zhuǎn)錄／轉(zhuǎn)錄后水平的復(fù)雜性和多樣性，為深入研究外顯子環(huán)化、可變環(huán)化、以及剪接的調(diào)控機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。