宋成创， 岳炳霖， 杨兆鑫， 王 健， 陈 宏

(西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100)

非编码RNA种类繁多，主要包括转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)以及具有调控功能的微小RNA(microRNA)、长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)和环状RNA(circRNA)等。随着基因测序技术的飞速发展，先前被称为转录噪音的“暗物质”非编码RNA受到人们越来越多的关注，逐渐成为科学研究的热点，有关此方面的研究成果也越来越多。研究表明，非编码RNA在动物机体生长发育、疾病以及癌症中都有其相关报道。

骨骼肌发育是一个精细复杂的多级分化过程。肌细胞经历增殖、分化，融合成多核的肌管，最终形成成熟的肌纤维[1]。然而，此过程主要受到生肌调控因子(myogenic regulatory factors，MRFs)家族成员(MyoD、Myogenin、MRF4和MRF5)、肌细胞促进因子(myocyte enhancer factor-2，Mef2)家族成员(主要包括A、B、C、D 4个成员)的影响[2]。此外，骨骼肌形成同样受到许多非编码RNA的调控，主要有microRNAs、lncRNAs和circRNA。本文主要针对3种非编码RNA在家养动物牛骨骼肌发育过程中的作用展开讨论。

1 微小RNA(microRNAs，miRNAs)

miRNAs是一类约由18～25个核苷酸组成，不具备编码潜能的单链小RNA。一般将其第2～8位碱基的碱基序列称为其种子序列(seed sequence)，与其靶基因mRNA的3’端非编码区域(UTR)进行完全或不完全配对结合，影响mRNA的稳定性或抑制蛋白翻译过程[3]。在不同的物种间miRNAs序列高度保守，依托其作用机制，参与许多生物学过程。其中有关miRNAs参与牛骨骼肌发育的研究已有大量报道，比如miR-1、miR-206等。有关miRNAs参与调控牛骨骼肌发育的作用及其作用的靶基因详见表1。

表1 参与调控牛骨骼肌发育的miRNAs

2 长链非编码RNA(long noncoding RNAs，lncRNAs)

lncRNAs定义为一类长度大于200个核苷酸，不具备翻译成蛋白质非编码RNA，但最近研究者发现它也可以编码一些具有调控功能的小肽。根据其所在染色体上的位置又分为基因间lncRNA(long intergenic noncoding RNAs，lincRNA)、内含子lncRNA以及反义非编码RNA(antisense RNA)等[11]。在多层面上调控基因的表达水平，涉及到表观遗传调控，转录调控以及转录后调控等。lncRNAs的作用形式更是复杂多样，主要由以下几种：(1)信号分子(signal)，作为信号传导分子参与信号通路的传导；(2)分子诱饵(decoy)，作为分子阻断剂，阻碍结合蛋白的作用和信号通路；(3)引导分子(guide)，与蛋白分子结合后，将蛋白质复合物定位到特定的DNA序列上；(4)支架分子(scaffold)，作为一个“中心平台”实现不同信号通路之间的信息交汇和整合[12]。近10年来，有关lncRNA的研究进展突飞猛进，其参与的生物学过程复杂多样，与正常的生长发育过程以及包括癌症发生在内的许多疾病密切相关。目前在牛的骨骼肌发育过程中，有关lncRNAs的功能研究已有相关报道。2015年Sun等通过转录组测序发现鉴定lncMD可以作为分子海绵，通过吸附miR-125b解除其对下游靶基因胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor 2，IGF2)的抑制作用，从而促进牛骨骼肌细胞的分化[13]。2017年Jin等研究发现lnc133b可以通过与miR-133b作用，以一种竞争性内源性RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)的作用机制正调控IGF1R的表达水平，促进牛肌卫星细胞增殖，抑制其分化[14]。另外，Xu等研究发现,lncRNA H19通过抑制Sirt1/FoxO1的表达促进牛骨骼肌卫星细胞的分化[15]。最近，Li等发现lncRNA MDNCR(muscle differentiation-associated lncRNA，MDNCR)可以作为分子海绵吸附miR-133a促进牛成肌细胞的分化[16]。由此可见，lncRNA在牛骨骼肌发育过程中扮演着重要的角色。

3 环状RNA(circRNA)

circRNA是一类较为特殊的非编码RNA，不具有5’末端帽子和3’末端poly(A)尾，呈现一个封闭的环状结构，不同于一般线性RNA，不受RNA外切酶RNase R的影响，稳定性更强不易降解[17]。大部分circRNA由外显子剪切而来，少部分来源于内含子区域。功能上而言，circRNA主要通过“分子海绵”机制吸附miRNAs，从而抑制miRNAs的调控作用，进而增强靶基因的表达水平。少数circRNA具有编码蛋白质的功能，但大多数circRNA是非编码RNA。近几年，成为科学研究领域一个新的研究热点。研究发现circRNA参与调控多种生物学过程，涉及到生长发育、疾病等领域。目前有关circRNA调控牛骨骼肌发育的研究也见零星报道。Li等研究发现,circRNA CircFUT10和circFGFR4分别能够通过吸附miR-133a和miR-107调控牛骨骼肌细胞的增殖和分化过程[18-19]。Wei等发现circLMO7可以通过吸附miR-378a-3p调控牛骨骼肌细胞的分化和凋亡过程[20]。综上可见circRNA在牛骨骼肌发育过程中具有重要调控作用。

4 展 望

研究表明，非编码RNA(miRNAs、lncRNA和circRNA)在牛骨骼肌发育过程中具有重要的调控作用,这将为牛遗传育种工作提供新的思路和视野，尤其是在肉产量和肉质改良方面具有重大指导意义。然而，这些研究仍停留在基础研究层面，怎样才能转化为可行的生产力，具有一定的局限性，仍需我们继续努力挖掘有用的遗传信息。