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環(huán)球快資訊:基因組“暗物質(zhì)”挑戰(zhàn)遺傳學(xué)中心法則?陳玲玲:拓展認(rèn)知和理解

時(shí)間:2023-05-05 09:16:36    來源:文匯報(bào)    

1953年,DNA雙螺旋模型的提出標(biāo)志著近代分子生物學(xué)的誕生。1957年,弗朗西斯·克里克進(jìn)一步提出了經(jīng)典的遺傳學(xué)中心法則,開啟了分子生物學(xué)時(shí)代。

經(jīng)過幾十年的研究,科學(xué)家對于非編碼RNA的認(rèn)知極大豐富了人類對中心法則的理解。從廣義上講,非編碼RNA在真核生物轉(zhuǎn)錄組中占據(jù)了非常大的部分,包括小RNA、長非編碼RNA、環(huán)形RNA以及高度重復(fù)序列的RNA等多種類別。更重要的是,盡管非編碼RNA不具備編碼蛋白質(zhì)的能力,但可以直接調(diào)控生物性狀。


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我和非編碼RNA的淵源可以追溯到我在博士階段接觸的第一個(gè)課題。當(dāng)時(shí),我就對非編碼RNA的研究產(chǎn)生了濃厚興趣?;貒⒆约旱膶?shí)驗(yàn)室后,我提出了一個(gè)猜想:并非所有長非編碼RNA都具有當(dāng)時(shí)科學(xué)界所認(rèn)為的、類似信使RNA的結(jié)構(gòu),可能存在一些新型長非編碼RNA家族有待發(fā)現(xiàn)。

基于這個(gè)猜想,我們實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建了針對無多聚腺苷酸尾RNA的研究新體系,為發(fā)現(xiàn)新型長非編碼RNA分子奠定了基礎(chǔ)。通過對人類細(xì)胞中無多聚腺苷酸尾轉(zhuǎn)錄本的深入分析,我們相繼發(fā)現(xiàn)了來源于內(nèi)含子的帶有小核仁RNA的長非編碼RNA家族、多基因連續(xù)轉(zhuǎn)錄加工產(chǎn)生的SPA長非編碼RNA家族,以及環(huán)形長非編碼RNA(簡稱環(huán)形RNA),并證明這些RNA分子具有全新的生成途徑和重要的生物學(xué)功能。

近些年來,一系列新興的研究工具和技術(shù)極大推動了非編碼RNA領(lǐng)域的研究,包括三代RNA測序、化學(xué)探針、超高分辨率顯微成像,以及基于CRISPR-Cas9的基因編輯技術(shù)等。這些技術(shù)有利于我們更快地發(fā)現(xiàn)細(xì)胞、組織以及物種特異性的RNA異構(gòu)體,也使我們能從分子二級結(jié)構(gòu)、精準(zhǔn)亞細(xì)胞定位等多個(gè)角度去深入解析長非編碼RNA的作用模式及時(shí)空表達(dá)圖譜。

回望長非編碼RNA的研究歷程,特別是那些奠基性的研究成果,長非編碼RNA展現(xiàn)出多樣化的作用模式——從染色質(zhì)狀態(tài)調(diào)控到蛋白質(zhì)翻譯后修飾,長非編碼RNA廣泛地參與了中心法則的全部過程。因此,非編碼RNA的多樣性功能拓展了人們對中心法則的認(rèn)知,而并非傳統(tǒng)觀點(diǎn)中認(rèn)為是對中心法則提出挑戰(zhàn)。

目前,非編碼RNA研究領(lǐng)域還存在很多問題亟待新技術(shù)去解決。例如,在超高時(shí)空分辨率尺度下探究RNA與蛋白質(zhì)間的動態(tài)相互作用,發(fā)展化學(xué)標(biāo)記和智能計(jì)算等方法協(xié)作研究RNA的折疊與結(jié)構(gòu)等。

對非編碼RNA的探索永無止境。比如,長非編碼RNA中的逆轉(zhuǎn)錄元件是如何被表達(dá)、分布并發(fā)揮功能的?如何實(shí)現(xiàn)對長非編碼RNA的整個(gè)生命活動的完全注釋?如何多維度闡釋長非編碼RNA的生理功能及作用機(jī)制?為此,我們將不斷努力探索,解開其中的奧妙。

(作者為中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員)

作者:陳玲玲

編輯:許琦敏

題圖:新華社

責(zé)任編輯:任荃

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