隨著(zhù)lncRNA功能逐步顯現，其與靶點(diǎn)的作用機制成為進(jìn)一步的熱點(diǎn)。早期認為原位調控是lncRNA 作用的唯一機制，它通過(guò)招募形成染色質(zhì)修飾復合物而沉默鄰近基因轉錄，例如IGF2R 反義RNA（antisense of IGF2R RNA，AIR）、XIST 等。而Hox 基因反義基因間RNA（Hox antisense intergenicRNA，HOTAIR）的發(fā)現提示lncRNA可能存在遠程調控。

同源異型基因（homeotic genes，HOX）在細胞增殖與定向分化中起關(guān)鍵作用，人類(lèi)Hox 基因簇約含100個(gè)ncRNA 基因，其中HOTAIR 定位于HOXC 基因座12q13.13。HOTAIR的5'端可招募結合多梳蛋白抑制復合物2（polycomb repressivecomplex 2，PRC2），借助PRC2上三個(gè)H3K27甲基化酶EZH2、SUZ12和EED，使另一基因座HOXD上長(cháng)約40 kb的序列轉錄沉默，從而在乳腺上皮細胞內使細胞內轉錄傾向于胚胎成纖維細胞樣表型。超過(guò)20%的lncRNA 能夠通過(guò)結合PRC2或其他類(lèi)似復合物發(fā)揮作用，提示lncRNA的遠程調控機制在生物體內廣泛存在。

長(cháng)鏈非編碼RNA的作用機制非常復雜，至今尚未完全清楚。根據目前的研究，lncRNA的作用機制如要有以下幾種。

（1）編碼蛋白的基因上游啟動(dòng)子區（橙色）轉錄，干擾下游基因（藍色）的表達；

（2）抑制RNA聚合酶II或者介導染色質(zhì)重構以及組蛋白修飾，影響下游基因（藍色）的表達；

（3）與編碼蛋白基因的轉錄本形成互補雙鏈（紫色），干擾mRNA的剪切，形成不同的剪切形式；

（4）與編碼蛋白基因的轉錄本形成互補雙鏈（紫色），在Dicer酶的作用下產(chǎn)生內源性siRNA；

（5）與特定蛋白質(zhì)結合，lncRNA轉錄本（綠色）可調節相應蛋白的活性；

（6）作為結構組分與蛋白質(zhì)形成核酸蛋白質(zhì)復合體；

（7）結合到特定蛋白質(zhì)上，改變該蛋白質(zhì)的細胞定位；

（8）作為小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前體分子。

圖1  LncRNA作用機制

目前，發(fā)現的參與哺乳動(dòng)物基因活動(dòng)的lncRNA已有上千個(gè)，其調控基因表達的機制存在共性。一般來(lái)說(shuō)，lncRNA主要從表觀(guān)遺傳學(xué)、轉錄調控及轉錄后調控等3個(gè)層面實(shí)現對基因表達的調控。

圖2 LncRNA在3個(gè)層面上實(shí)現對基因表達的調控

1 表觀(guān)遺傳調控

哺乳動(dòng)物lncRNA介導的表觀(guān)遺傳改變的研究，最早源于基因組印記（genomic printing）和X染色體失活（X chromosome inactive）兩個(gè)方面，分別與H19和X ist RNA密切相關(guān)。近十年研究證實(shí)，lncRNA與表觀(guān)遺傳調控密切相關(guān)，并且發(fā)現了許多新的與基因調控有關(guān)的lncRNA。

2 轉錄調控

圖3 lncRNAs轉錄調控作用機制

LncRNA能夠通過(guò)多種機制在轉錄水平進(jìn)行調控，表現在如下幾個(gè)方面。

LncRNA的轉錄可以干擾鄰近基因的表達。例如，酵母的SER3基因受到上游一段lncRNA——SRG1的干擾。近端啟動(dòng)子轉錄的lncRNA可將RNA結合蛋白定位至基因啟動(dòng)子區域從而調控基因表達。如，人類(lèi)細胞中的細胞周期蛋白D1（CCND1）的表達，DNA損傷信號誘導該基因啟動(dòng)子上游一段lncRNA的表達，它可調節RNA結合蛋白——TLS的活性，接著(zhù)TLS抑制CREB結合蛋白——組蛋白乙?；D移酶和p300的活動(dòng)，進(jìn)而使CCND1基因的表達沉默。

LncRNA可作為共因子調節轉錄因子的活性。例如，小鼠的一段lncRNA——Evf2轉錄自一段超保守的遠端增強子，它可與轉錄因子DLX2形成轉錄復合體，并結合至一個(gè)增強子上，從而誘導鄰近蛋白編碼基因DLX6的表達。通過(guò)與影響啟動(dòng)子選擇的抑制性復合物相互作用，封鎖啟動(dòng)子區域來(lái)調控RNA聚合酶（RNAP）II的活動(dòng)從而干擾基因表達。這可能是存在于真核細胞染色體上的上千種三倍體復合物結構控制啟動(dòng)子作用的普遍機制。

再如，小鼠17號染色體的Igf2r區是第一個(gè)被證實(shí)的可轉錄為 lncRNA的位點(diǎn)，父系染色體上一未拼接的 lncRNA——A irn從母源性Igf2r上的ICR區域開(kāi)始轉錄，方向與Igf2r相反。這一反義鏈轉錄的RNA規模較大,跨越整個(gè)Igf2r啟動(dòng)子。并越過(guò)基因間區抵達鄰近基因。屬于一種轉錄干擾機制。

3 轉錄后調控

圖4 lncRNAs轉錄后調控作用機制

LncRNA在轉錄后水平可與mNRA形成雙鏈RNA復合物，以掩蓋mRNA的主要順式作用元件，從而調控基因表達。例如，lncRNA-Zeb2（即Sip1）能夠和HOX位點(diǎn)轉錄的mRNA的一個(gè)內含子的5’端剪切位點(diǎn)形成雙鏈，從而防止該內含子被剪切。該區域含有對于Zeb2蛋白表達所必須的核糖體結合位點(diǎn)，Zeb2通過(guò)這種方式能夠提高Zeb2蛋白的表達量。這一例子說(shuō)明lncRNA可以指導mRNA亞型的選擇性剪接。

另外，lncRNA的復性（退火）具有靶向作用，使蛋白受體復合物能夠識別正義鏈mRNA轉錄本。這一租用類(lèi)似于RNA誘導的沉默復合物（RISC）通過(guò)siRNA靶向作用于mRNA。來(lái)自于互補轉錄本甚至是lncRNA的雙鏈RNA，結合延長(cháng)的內部發(fā)夾結構,能夠被加工成內源性siRNA以使基因表達沉默。

• 1 . miRNA的概述
  • 1.1. miRNA的生物發(fā)生
  • 1.2. miRNA的作用機制
  • 1.3. miRNA的研究展望
  • 1.4. miRNA與癌癥
  • 1.5. miRNA在轉化醫學(xué)中的應用
• 2 . lncRNA的概述
  • 2.1. lncRNA的研究背景
  • 2.2. lncRNA的作用機制
  • 2.3. lncRNA的研究展望
  • 2.4. lncRNA與癌癥
  • 2.5. lncRNA與臨床疾病
• 3 . miRNA與lncRNA研究策略
  • 3.1. miRNA的一般研究策略
  • 3.2. AGO2在miRNA研究中的應用
  • 3.3. LncRNA的一般研究策略
  • 3.4. miRNA與lncRNA的生物信息學(xué)預測
• 4 . miRNA與lncRNA研究實(shí)驗
  • 4.1. RNA 結合蛋白免疫沉淀技術(shù)（RIP）Model Figures
  • 4.2. RNA結合蛋白免疫沉淀技術(shù)（RIP）實(shí)驗流程
  • 4.3. RNA結合蛋白免疫沉淀技術(shù)（RIP）實(shí)驗常見(jiàn)問(wèn)題
  • 4.4. RNA pull - down Model Figures
  • 4.5. RNA pull- down實(shí)驗流程
  • 4.6. RNA pull- down實(shí)驗常見(jiàn)問(wèn)題
  • 4.7. 熒光素酶檢測技術(shù)（Luciferase）Model Figures
  • 4.8. 熒光素酶檢測技術(shù)（Luciferase）實(shí)驗流程
  • 4.9. 熒光素酶檢測技術(shù)（Luciferase）實(shí)驗常見(jiàn)問(wèn)題