你真的認識lncRNA嗎？
導語：
現(xiàn)在關于lncRNA的研究已經(jīng)不在少數(shù)，關于它的功能大家也都一定的了解，從哺乳動物基因組轉錄出多種不能編碼蛋白質的lncRNA，它們通過控制細胞核中的核結構和轉錄以及通過調(diào)節(jié)細胞質中的mRNA穩(wěn)定性，翻譯和翻譯后修飾而成為基因表達網(wǎng)絡中的重要調(diào)節(jié)劑。但是細胞中l(wèi)ncRNA的功能你是否已經(jīng)完全掌握了呢，不如和我們一起看看這篇文獻所做的細胞中l(wèi)ncRNA的功能總結吧！
參考文獻：
Yao Run-Wen,Wang Yang,Chen Ling-Ling,Cellular functions of long noncoding RNAs.[J] .Nat. Cell Biol., 2019, 21: 542-551. IF：17.728
圖1：細胞中l(wèi)ncRNA的功能研究的常用方法
細胞中l(wèi)ncRNA的功能主要分為6種：1、lncRNA在細胞核內(nèi)的功能2、lncRNA在染色質結構中的作用3、 lncRNA在染色質重建中的作用4、 lncRNA在轉錄調(diào)控中的作用5、 lncRNA在核體調(diào)節(jié)中的作用6、lncRNA在細胞質中的功能。
1、 lncRNA在細胞核內(nèi)的功能
lncRNA多數(shù)定位在細胞核， 是因為lncRNA上的Alu元件表現(xiàn)出C富集，是靈長類特異性的短散布核元件（SINE），通過與核基質蛋白HNRNPK的結合促進lncRNA核保留。lncRNA上含有的與核蛋白相關的順式元件可以防止核蛋白流出細胞核，并成為核組織和功能的調(diào)節(jié)者。
2、 lncRNA在染色質結構中的作用
為協(xié)調(diào)轉錄調(diào)控，間期染色體結構嚴密。如圖2所示，紅色的lncRNA可以在不同水平調(diào)節(jié)基因組組織。
圖2 b：lncRNA調(diào)節(jié)染色體的結構c，d： lncRNA調(diào)節(jié)不同染色體之間和染色體內(nèi)部的相互作用。XCI：X染色體失活，Xi：無活性X染色體，Xist：X染色體特異性失活轉錄因子，LBR：核纖層蛋白受體，F(xiàn)irre：從X染色體轉錄并逃脫X染色體失活的RNA，可與hnRNPU結合
3、lncRNA在染色質重建中的作用
許多核定位的lncRNA，無論是順式或反式，都與染色質及染色質重建有關。Xist與維管介質直接相互作用，用于為HCOOH和甲狀腺激素受體（SMART）/組蛋白去乙?；?（HDAC1）相關的阻遏蛋白。 SHARP反過來招募SMART及其相互作用的HDAC3，導致組蛋白去乙?；娃D錄抑制。染色質調(diào)節(jié)蛋白質逐步募集到未來的Xi最終導致廣泛的轉錄沉默。
Mhrt（肌球蛋白重鏈相關RNA轉錄物）是源自肌球蛋白重鏈7基因的反義轉錄的可變剪接的細胞核保留的lncRNA簇。 Mhrt通過拮抗Brg1保護心臟免于病理性肥大，Brg1是已知促進病理性心臟肥大的BAF染色質重塑復合物的催化亞基。Mhrt通過與RNA解旋酶結構域（Brg1和 DNA結合位點）相關聯(lián)將Brg1從靶基因組基因座上隔絕。
圖3：lncRNA促進或抑制染色質修飾體的聚集SMART：維HCOOH和甲狀腺激素受體的沉默介質，HDAC1 ：組蛋白去乙?；?，SHARP： HDAC1相關的阻遏蛋白，Mhrt：肌球蛋白重鏈相關RNA轉錄
4、 lncRNA在轉錄調(diào)控中的作用
lncRNA可以通過形成R-環(huán)結構聚集轉錄因子或通過干擾靶向基因座處的Pol II轉錄直接調(diào)節(jié)轉錄。一些反義lncRNA通過形成R-環(huán)（具有與雙鏈DNA雜交的RNA的三鏈核酸結構）調(diào)節(jié)正義mRNA轉錄。 R環(huán)的局部形成可以使順式連接lncRNA并將轉錄輔因子募集到相應的啟動子區(qū)域。例如，Khps1以反義方向轉錄為原癌基因SPHK1。將Khps1連接到SPHK1轉錄起始位點（TSS）上游的同型嘌呤拉伸導致形成R-環(huán)，其將組蛋白乙酰轉移酶p300 / CBP錨定在SPHK1啟動子上（圖4f）。
在啟動子Pol II復合物中參入Alu RNA并在純化的Pol II轉錄系統(tǒng)和細胞中阻斷轉錄起始（圖4g）。 Alu RNA含有兩個松散的結構域，每個結構域結合一個Pol II分子對轉錄抑制至關重要。一旦從預啟動復合物上移除Alu，轉錄恢復。
轉錄延伸也由lncRNA調(diào)節(jié)。與Alu和B2 RNA一樣，7SK RNA是Pol III轉錄的另一種豐富的RNA。它與陽性轉錄延伸因子b（P-TEFb）結合并抑制其激酶活性，這是Pol II延伸65所需的（圖4g）。作為7SK RNA-蛋白質復合物的一部分，DEAD-box RNA解旋酶DDX21以RNA解旋酶依賴性方式促進P-TEFb從該抑制復合物中的釋放，導致C-末端結構域的Ser2的磷酸化增加（圖4g）。
RNA聚合酶I（Pol I）轉錄也可以由lncRNA調(diào)節(jié)。例如，SLERT根據(jù)其snoRNA末端從其轉錄位點轉移到細胞核中。在細胞核中，SLERT與DDX21相互作用，DDX21以不依賴于RNA解旋酶的方式結合并抑制Pol I.。SLERT結合改變DDX21構象并釋放DDX21和Pol I機制之間的抑制性相互作用，從而促進rDNA轉錄（圖4h）。
圖4：lncRNA可以通過形成R-環(huán)結構聚集轉錄因子或通過干擾靶向基因座處的Pol II轉錄直接調(diào)節(jié)轉錄 g：lncRNA干擾Pol II聚合體。P-TEFb：陽性轉錄延伸因子b，DDX21 ： DEAD-box RNA解旋酶f：lncRNA通過形成R環(huán)調(diào)節(jié)轉錄。Khps1：原癌基因SPHK1反義轉錄的lncRNA，p300 / CBP ：組蛋白乙酰轉移酶h：轉錄或lncRNA基因座調(diào)節(jié)轉錄。SLERT：snoRNA末端的lncRNA增強前體核糖體RNA轉錄
5、 lncRNA在核體調(diào)節(jié)中的作用
核體（NBs）是動態(tài)的無膜RNA-蛋白質復合物。 lncRNA調(diào)節(jié)NB的完整性和功能，在轉錄后水平改變的基因表達。
圖5：lncRNA在核體調(diào)節(jié)中的作用Paraspeckle：“核斑”，NEAT1：核內(nèi)富集分轉錄本1，MALAT1：肺癌轉移相關轉錄本1
6、lncRNA在細胞質中的功能
許多l(xiāng)ncRNA被輸出到細胞質，在細胞質中調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)翻譯并干擾翻譯后修飾（PTM）。
lncRNAs可以通過多種方式影響mRNA的轉換。首先，它們可以通過相關的miRNA調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性。Cyrano也與miR-7結合，但這種lncRNA不是隔離miR-7，而是通過促進3'末端的拖尾和修剪來促進其有效破壞，從而誘導靶向RNA指導的miRNA降解，導致Cdr1在大腦中積累。 Cyrano缺乏使miR-7積累，導致Cdr1在神經(jīng)元中降解（圖6k）。這些研究結果表明，ceRNA理論比以前認為的要復雜得多，不同類型的ncRNA可以協(xié)同工作以建立復雜的監(jiān)管網(wǎng)絡。其次，lncRNAs可通過募集蛋白質來降解mRNA來調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性。 例如，一組含有Alu的lncRNA可以反式激活Staufen 1（STAU1）介導的mRNA衰變（SMD）。 靶向SMD的mRNA在3'-UTR內(nèi)含有Alu元件，其可以與lncRNA中的互補Alu堿基配對以形成雙鏈RNA（dsRNA），這是STAU1識別的結構。（圖61）。第三，lncRNA可以作為參與mRNA衰變的RBP的分子誘餌起作用。 NORAD是哺乳動物中豐富且保守的lncRNA，在細胞質中充當PUMILIO 1和PUMILIO 2（PUM1 / 2）的儲庫，以限制它們靶向mRNA降解的可用性（圖61）。
lncRNA參與翻譯調(diào)控。例如，lincRNA-p21與HuR相互作用，這種結合有利于let-7 / Ago2的募集使lincRNA-p21不穩(wěn)定。在喪失HuR后，lincRNA-p21通過堿基配對積累并與JUNB和CTNNB1 mRNA結合，通過募集翻譯阻遏物Rck129來抑制它們的翻譯（圖6m）。lncRNAs也可以激活mRNA翻譯。幾種lncRNA通過掩蔽由PTM酶或PTM位點結合的位點來調(diào)節(jié)PTM。 lnc-DC調(diào)節(jié)STAT3的磷酸化，STAT3是控制DC分化的TF131。Lnc-DC通過阻止蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1的結合直接結合STAT3并促進Tyr705的磷酸化（圖6n）。
圖6：lncRNA在細胞質中的功能Cdr1as：小腦變性相關蛋白1反義轉錄的circRNA，Cyrano ：一種 lncRNA，STAU1 ： Staufen 1 蛋白，SMD ： STAU1 介導的mRNA降解，NORAD ：由DNA損傷激活的lncRNA，RISC：RNA誘導沉默復合體，Lnc-DC：在人常規(guī)樹突細胞質中專一表達lncRNA