王康岩，凌英会，章孝荣*

(1.安徽农业大学动物科技学院，合肥 230036； 2.安徽地方畜禽遗传资源保护与生物育种省级实验室，合肥 230036)

长链非编码RNA与动物的基因表达调控

王康岩1，2，凌英会1，2，章孝荣1，2*

(1.安徽农业大学动物科技学院，合肥 230036； 2.安徽地方畜禽遗传资源保护与生物育种省级实验室，合肥 230036)

长链非编码RNA(Long noncoding RNA，lncRNA)是一类长度超过200 nt的非编码RNA，没有完整的开放阅读框，不具备编码蛋白质的能力。但是最近的研究表明，lncRNA参与机体内许多重要的生理过程，如基因印记、X染色体失活等。其调节作用主要是通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等方式影响基因的表达。同时lncRNA在疾病的发生与发展过程中影响重大，对疾病的诊断与治疗有重要的意义。因此，本文从lncRNA的生物学特性、lncRNA在表观遗传学、转录后水平、在干细胞中的作用以及在疾病上的研究内容进行总结分析，阐述lncRNA的研究进展，为进一步研究lncRNA参与调控机体内生理过程的作用机制提供参考。

lncRNA；表观遗传；ncRNA；基因印记；DNA甲基化；组蛋白修饰

根据经典的中心法则，RNA经常被认为是连接DNA和蛋白质的桥梁。随着众多DNA高通量测序技术的发展，结果发现，只有2%的基因是能够被翻译成蛋白质，其中90%以上是被转录成非编码RNA(ncRNA)[1]，在生物体内形成强大的调控网络，调节众多的生物学过程。ncRNA根据长度的大小可以分为miRNA、siRNA、piRNA等，被证实扮演着众多的角色，如转录的调控、染色质结构的控制、异染色质的形成和在蛋白质组学中的影响等[2]。还有一些功能性的RNA，如rRNA、tRNA等。随着对全基因转录组的深入研究，发现了长度超过200 nt的长链非编码RNA(Long noncoding RNA，lncRNA)。一度被认为是转录“噪音”的lncRNA，虽然不具有开放的阅读框，没有编码蛋白的能力[3]，但它们的作用是不可替代的。第一次在哺乳动物体内发现的lncRNA是1998年在小鼠体内发现的Human homologue 19(H19)[4]。在接下来的20年里，更多的lncRNA基因被发现，它们影响着众多的生物学过程，包括在X染色体失活、剂量补偿效应、基因印记等方面，同时lncRNA的异常表达与多种癌症的发生也有密切的联系。

尽管lncRNA在生物体内广泛分布，但是其功能机制的研究尚需完善。鉴于此，人们有必要深入研究lncRNA在生物体内基因表达调控方面的作用机理。本文主要从lncRNA在表观遗传、转录后水平上的调控作用、在干细胞的多能性的维持以及与疾病过程中的基因调节等方面进行阐述，为今后lncRNA更深入的研究提供理论基础。

1 lncRNA的生物学特性

lncRNA跟mRNA相似，大多数的lncRNA都是由RNA聚合酶II转录而来的，也是经过拼接，有帽子结构和多聚腺苷酸尾巴，但与mRNA相比其缺乏完整的开放阅读框[5]，与mRNA主要分布在细胞质中不同，其主要分布在细胞核中[6]。表达具有时空特异性，同时在物种之间具有低保守性。虽然被称作转录的“暗物质”，但是随着研究的深入，发现lncRNA发挥着重要的作用，不仅仅是其一级结构，lncRNA的二级结构同样能够发挥重要的作用，如lncRNA Mistral的3′端区域可以形成一个茎环结构，被称作激活剂结合区域，用来结合MLL1的SET区域，这样就可以结合ssDNA[7]。lncRNA可以通过“诱饵”(Decoy)、脚手架(Scaffold)和指导(Guide)而发挥作用，这可以为许多的功能提供解释，同时也可以为预测lncRNA的功能提供依据。lncRNA的来源有5种形式：(1)编码蛋白质的基因结构发生中断转变而来的lncRNA；(2)染色质重组的结局，也就是两个未转录的基因与另一个独立的基因并排重组产生的lncRNA；(3)非编码基因复制过程中的反移位产物；(4)局部的串联重复序列也可能会产生一个新的lncRNA，这一现象可以在Kcnqlot1和Xist的转录子的5′区域里观察到；(5)基因组中插入一个转座成分而产生有功能的非编码RNA[8]。虽然现在对lncRNA还没有统一的定义，但是根据lncRNA编码序列与蛋白质编码基因的相对位置大致可以将lncRNA分成5种类型：(1)正义链lncRNA；(2)反义链lncRNA；(3)双向转录产生的lncRNA；(4)内含子lncRNA；(5)基因间lncRNA，即lincRNA。研究发现，在人类和其他哺乳动物中能够编码数千种lncRNA[5]。既然有这么多的lncRNA，那么它们在基因表达调节中具体能发挥哪些作用？

2 lncRNA的生物学功能

2.1 lncRNA在表观遗传方面的基因调控

经典遗传学认为，核酸是遗传的分子基础，生命的遗传信息储存在核酸的碱基序列中。虽然每个个体内所有细胞都含有相同的遗传信息，但由于表达模式的不同，这些细胞经过分化后成了具有不同功能和形态的细胞，从而形成不同的组织和器官。DNA序列不发生改变的情况下，基因表达发生可遗传的改变，被定义为表观遗传现象。表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等过程。在哺乳动物中DNA甲基化发生在CpG岛中的胞嘧啶上，是影响染色质结构和功能的DNA化学修饰。根据lncRNA调控靶基因的相对位置关系将其作用方式分为顺式和反式两种，通过对一些染色质修饰复合物的招募发挥作用。那些被招募的组蛋白修饰复合物具有识别(Read)，添加(Write)，转移(Erase)或者替换功能。其中具有“添加”功能的包括EZH2，它是PRC2的催化亚单位，是H3K27三甲基化所必需的，甲基转移酶G9a 能够催化H3K9的二甲基化或者三甲基化[9]。“Erasers”如脱甲基酶LSD1，特异性转移组蛋白标记[10]。“Readers”的功能是作为“翻译器”，也可以识别特异的组蛋白标记然后将这些信息转换成基因组的反应[11]。然而这些染色体修饰酶如何识别、结合它们的目标区域仍然需要继续探索。

lncRNA参与基因印记和X染色体失活现象[12]。在参与调控剂量补偿效应的lncRNA中，研究最为深入的是Xist，其发现于1991年，在X染色体失活中扮演重要的角色，是理解lncRNA参与表观遗传调控的重要模型[13]。现在普遍被接受的是Xist能够沉默X染色体上数百种的基因。Xist通过覆盖在X染色体上介导基因的失活，这其中需要转录因子Ying Yang 1(YY1)的帮助，YY1构建了连接lncRNA和染色体的桥梁[14]，RepC在其中起到了关键性的作用。许多lncRNA的功能区域来源于重复序列，另一种lncRNA Tsix转录自活化的X染色体，它能够防止另一种重复序列RepA结合任何一个X染色体，Xist RNA的5′端的一种低拷贝的重复序列RepA，RepA能够招募EZH2、SUZ12和EED(都是PRC2的组成部分)，然后结合于Xist基因转录位点附近，参与Xist基因启动子区域的H3K27me3，该甲基化方式可促进Xist基因的大量表达，在X染色体失活中心结合到任何一条X染色体从而起始X染色体的失活[15]。上述提到的重复序列普遍存在，如SINEs和Alu，其能够识别并介导mRNA的翻译或者衰减。

所以，在活化的X染色体上，Tsix能够阻止Xist转录生成，从而可以维持X染色体的活化状态。Tsix可以通过多种方式调控Xist。Tsix使X染色体配对协调从而在Xist基因座产生表观遗传的不对称性[16]，它也可以通过招募DNA甲基转移酶(Dnmt3a)从而沉默Xist。同时Tsix可以和Xist竞争PRC2，Xist 另一个影响因子是Jpx。敲除Jpx会影响Xist的活性[17]，同时也会影响Xist的上调表达以及在雌性ES细胞分化期间覆盖在X染色体上，然而对于雄性的细胞没有影响。奇怪的是，在雌性ES细胞Jpx单个复制的消除并不会导致野生型染色体的优先失活[18]。在没有Xist上调表达的情况下，Jpx在雄性ES细胞分化期间上调表达，这表明不止Jpx在发挥作用[19]。另一个与X染色体失活相关的lncRNA是Rsx，它与Xist相似，覆盖在其转录的X染色体上，通过顺式作用沉默X染色体上的基因[20]。该结果证明了不止一种lncRNA参与X染色体的失活效应。另一个表观遗传现象也是利用lncRNA调控基因表达的，被称为基因印记。有多种lncRNAs在调节临近的印记基因的表达中扮演重要的角色[21]。如Air、Kcnq1ot1等，Air转录单元起始于小鼠第17号染色体上的Igf2r基因的第2个内含子。Air可以招募G9a(H3K9组蛋白甲基转移酶)定位于染色体上顺式沉默3个印记基因：Slc22a3、Slc22a2和Igf2r[22]。与Air相似的是，Kcnq1ot1也能够通过招募G9a、PRC2、和Dnmt1，然后顺式调节Kcnq1及其邻近基因的表达[23]。

lncRNA除了顺式作用直接调节目标基因的表达外，还可以通过反式作用发挥作用。如HOTAIR通过反式作用调控Hox基因的表达。Hox基因在动物胚胎早期发育中对细胞的分化至关重要。哺乳动物中有39种Hox基因，它们分布在4种染色体区域(HoxA to HoxD)。Hox基因对于动物的生长发育和细胞命运的决定都至关重要。研究发现Hox基因簇能够编码上百个lncRNA。这些lncRNA有的能够调控Hox基因的表达。J.L.Rinn等发现HOTAIR可以通过反式作用抑制HoxD基因的表达，HOTAIR可以作为组蛋白修饰复合物的脚手架(Scaffold)，通过对PRC2、LSD1和CoREST/REST的招募，调节人类HoxD基因的表达[24]，其5′端区域结合PRC2而其3′端区域则结合LSD1[25]催化H3K4的脱甲基，引导它们去特异性的区域从而恢复组蛋白H3K4me2的活性，而使H3K27甲基化处于抑制状态。然而在小鼠体内HOTAIR并不能调控HoxD基因的表达，这表明HOTAIR在人和小鼠体内的功能是有差别的[20]。最近的研究表明lncRNA可能首先结合染色质，然后作为其他修饰复合物的“船坞”，发现HOTAIR就先于其蛋白结合伴侣PRC2而结合于染色质上[26]。除了抑制作用同样有促进作用，如HOTTIP和Mistral。HOTTIP能够招募WDR5-MLL1去抑制H3K27me3，但是可以促进H3K4me3，所以HOTTIP能够维持HoxA基因簇的活性，Mistral也是通过相同的方式调控目的基因[27]。另外，eRNAs也有相似的机制促进基因的表达[28]，ecRNAs同样通过“捕获”DNA甲基转移酶(DMNT1)抑制DNA甲基化从而维持染色体的激活状态[29]。

表1 lncRNA的作用方式

Table 1 Model of action of the lncRNAs

lncRNA作用方式ModelofactionRepA,Xist,Tsix(Cis-tether)Gtl2,Kcnq1ot1,Airn,Hottip,ANRIL,Oct4-ps5,COLDAIR,Evf2,BDNF-AS(Cis-targeting)顺式作用(Cis)pRNA,asOct4-ps5(trans-targeting)反式作用(Trans)Xite,ncRNA-a7,eRNAs(Enhancer)顺式作用(Cis)PTEN-ps,Tsix(Decoy)反式,顺式(Trans,cis)MALAT1,TUG1,NEAT1,HOTAIR,roX1,roX2(Scaffold)反式作用(Trans)TLS(Allostericmodification)NDSRA,SINEB2,Jpx,pRNA(Coactivatororco-repressor)ND

ND.不确定

ND.Not determined

2.2 lncRNA在转录水平基因表达调控的作用研究

研究证明lncRNAs可以在转录水平调控基因的表达。在生物体中转录水平的调节是基因表达调控最重要的环节。lncRNA可以通过多种方式调节基因的转录，包括通过对转录因子的募集和调节以及调节RNA聚合酶II的活性和转录干扰。例如，lncRNA CRG通过招募RNA聚合酶II到CASK上游启动子区域，从而调节CASK基因的表达[30]。P-TEFb在RNAPII转录过程中必需的蛋白激酶，研究表明，7SK RNA通过与HEXIM1及LARP7蛋白结合从而抑制P-TEFb的活性[31]。转录因子是一种能够与DNA序列特异性结合的蛋白，它们具有DNA结合结构域和效应结构域等。研究发现一些lncRNA通过与转录因子的结合而发挥作用。LncRNA PANDA可以通过与转录因子NF-YA结合，从而阻止促凋亡基因的表达进而影响细胞的周期[32]。lncRNA的转录对于临近基因的表达也具有重要的调节作用。lncRNA基因Srg1位于其靶基因Ser3的上游，同时Srg1基因的3′端序列与Ser3基因启动子重叠。当过表达lncRNA时，转录产物通过占据转录起始因子与Ser3启动子的结合空间，抑制靶基因的表达[33]。也有一些lncRNA对靶基因有增强作用，例如，DlX2在神经系统发育中发挥重要的作用，由增强子转录而来的lncRNA Evf-2可以招募转录因子DlX2与增强子结合，从而激活临近基因Dlx5/6的表达[34]。进一步的研究表明，Dlx2和MEFCP2这两种不同的转录因子可以与lncRNA Evf-2结合而发挥相反的作用，可以推测出Evf-2 RNA可以同时招募抑制和活化的转录因子到增强子区域，从而发挥相应的生物学效应[35]。在转录增强方面的研究很多，比如消除ncRNA-a1会降低aurora kinase A的表达，这个发现进一步表明lncRNA能够通过顺式或者是反式发挥作用。Six3OS由编码转录组因子Six3同源域的基因远端启动子区转录而来。研究表明，SixOS直接与Ezh2和Eya家族成员结合，并间接将组蛋白修饰酶招募到Six3靶基因处。在Six3OS的调控下，Six3的活性发生了改变而表达并没有改变，由此可见，lncRNA并不一定会改变目的基因的表达。一些lncRNA可以通过碱基互补配对的方式与靶基因的启动子结合，形成稳定的DNA-RNA三联复合体，抑制靶基因的转录。通过这种方式可以抑制TFIIB与人的二氢叶酸还原酶(DHFR)的启动子结合，从而抑制转录的发生[36]。lncRNA还能募集转录调控因子到临近的靶基因启动子上，抑制靶基因的表达。研究发现，lncRNA直接招募TLS到CCND1启动子区域抑制基因的表达，从而开启DNA损伤信号通路[37]。

2.3 lncRNA在转录后水平基因表达调控的作用研究

lncRNA也可以通过几种方式参与调控转录后的基因表达：(1)mRNA前体的剪切。MALAT1通过影响SR蛋白的分布从而对mRNA的前体进行剪切，MALAT1的衰减或者SR蛋白的过表达都会影响mRNA前体的选择性剪切，这表明它们共用信号通路控制选择性剪切。降低MALAT1的水平会提高SR蛋白的浓度和磷酸化，进而阻止SR蛋白在核散斑的积累。这些发现表明在核区域MALAT1调节SR蛋白的浓度从而达到理想的选择性剪切[38]。来源于Prader-Willi syndrome(PWS)内含子区域的5种Sno-lncRNA在人类胚胎干细胞中高表达，可以联合Fox家族控制剪切[39]，然而来源于其他区域的Sno-lncRNA或者其他物种的还不是很清楚。(2)促进mRNA的衰减。如STAU1介导的mRNA的衰减(SMD)参与mRNA的衰减，细胞质中1/2-sbsRNAs(Half-STAU1-binding site RNA)通过招募Staufen1蛋白与目的mRNA部分碱基互补配对从而促进mRNA的衰减[40]。(3)阻止mRNA的衰减。与促进mRNA的衰减不同，lncRNA与mRNA完全的碱基互补配对会保护mRNA的衰退。BACE1-AS的消减会减少神经细胞以及小鼠脑中BACE1的mRNA和蛋白质水平。相反的是BACE1-AS的引入会组织mRNA的消减。BACE1-AS会与BACE1的mRNA外显子6形成完全的碱基互补配对而阻止其衰减。这个结合位点同样也是miR-485-5p的结合位点。当过表达miR-485-5P的时候会削弱BACE1 mRNA的稳定性，但引入BACE1-AS则结果相反。这也从侧面说明了上述结论[41]。(4)抑制mRNA的翻译。最近的研究表明，lncRNA也参与蛋白质的翻译调控，如lincRNA-p21通过招募翻译抑制因子Rck和Fmrp与目标mRNA部分互补而发挥抑制作用[42]；同时lncRNA的反义链与鼠的ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1(UCHL1)结合，可以提高UCHL1蛋白的表达量，它的活性取决于嵌入的SINEB2重复序列[43]。(5)mRNA转录的激活。AS Uchl1通过SINEB2序列与Uchl1 mRNA的5′端部分完全互补配对，这种结合方式可以促进核糖体到Uchl1 mRNA处提高其转录水平[43]。(6)与miRNA的关系。miRNA作为一类重要的调节因子，在生物体内发挥着重要的作用，可以通过与靶基因mRNA的3′端非编码区域的结合，导致目标mRNA的降解或者翻译的抑制。研究发现lncRNA与mRNA的结构相似，这也就预示着lncRNA与miRNA可能有密切的联系。lncRNA上有miRNA的结合位点，可以作为“海绵”吸附miRNA从而发挥作用，这种通过竞争miRNA结合位点的RNA被称作“competing endogenous RNA”(ceRNA)[44]。Linc-MD1通过与miRNA竞争结合位点调控肌肉的增殖与分化，在小鼠和人的成肌细胞中linc-MD1能够阻断miR-133和miR-135的作用调控MAML1和MEF2C的mRNA的翻译[45]。研究表明，linc-MD1的水平受到HuR蛋白的调控，通过与linc-MD1结合而使linc-MD1集聚，同时能够防止Drosha酶对linc-MD1的剪切[46]。另外，miR-675能够抑制多种细胞的增殖，包括胚胎干细胞、小鼠胚胎成纤维细胞以及小鼠的成肌细胞，lncRNA HcR和H19一起通过调控miR-675的产生进而影响胎盘的生长发育。

2.4 lncRNA在干细胞中的基因调控研究

胚胎干细胞的研究使人们重新认识了基因重组和细胞命运。其干性状态的维持需要4种主要转录因子的精细调控[47]。许多lincRNA表现出组织特异性的表达模式，这也就表明其在细胞中发挥潜在的功能，如在表皮干细胞中表达的lncRNA Antidifferentiation noncoding RNA(ANCR)和terminal differentiation-induced noncoding RNA(TINCR)，其中ANCR抑制分化而TINCR则促进分化[48-49]。近期对lncRNAs在干细胞多能性维持方面的功能研究取得了一定进展。Guttman系统的通过慢病毒表达载体shRNA利用功能丧失去研究在小鼠胚胎干细胞中表达的147种lincRNA[50]。超过90%的lincRNAs敲除之后会严重影响胚胎干细胞中基因的表达。发现26种lincRNA参与胚胎干细胞多能性的维持，然而有30种lincRNA能够抑制与分化有关基因的表达。这些lincRNAs的表达受到胚胎干细胞中转录因子的调控。研究发现4种lincRNA的表达受到了转录因子Oct4和Nanog的调控[24]。为了研究lncRNA转录水平的降低是否与胚胎干细胞的多能性的改变有关，运用RNAi技术观察AK028326和AK141205能否改变Oct4和NanogmRNA的水平。结果，AK028326的敲除导致Oct4以及Nanog的降低，敲除AK141205同样会促进多能性的丧失。同时敲除AK028326和AK141205会影响细胞的增殖与形态学。过表达AK028326和AK141205会促进胚胎干细胞谱系定型细胞的分化[51]。随着lncRNA各种强大功能的发现，它在成体细胞向诱导多能干细胞重编程中发挥重要作用。2006年，日本京都大学的一个研究小组筛选出了4个在胚胎干细胞或者肿瘤细胞中高度表达的基因转录因子(Oct4/Sox2/Klf4/c-Myc，OSKM)，并利用逆转录病毒载体将这些因子转染到小鼠成纤维细胞中，通过这些因子在受体细胞内过量表达，诱导成纤维细胞去分化，使成体细胞重编程为多能干细胞，并将其定义为诱导多能干细胞(iPSCs)[52]。分子的重编程展示了细胞命运的可塑性。将已分化的细胞转变成多能性的细胞为再生医学提供了很多的可能性[53]。研究发现，通过对胚胎干细胞和iPS细胞中相同表达的lincRNAs，他们发现了28种lincRNAs在iPS细胞中特异性的富集，这些lincRNA受转录因子Sox2和Nanog的调控，间接证明了lincRNA参与iPS的形成，还有一些lincRNAs在iPSCs中上调表达，这表明它们可能在促进重编程过程中发挥重要的作用[54]；其中对lincRNA-RoR的研究发现，如果抑制其表达将损害iPS的形成，同时敲除OCT4将会引起lincRNA-RoR的剧烈变化，lincRNA-SFMBT2有着同样的反应，这表明它们在重编程中的作用。进一步的试验证明，对于过表达lincRNA-RoR会提高获得iPSCs的效率。为了解lincRNA-RoR在通路中的影响，采用微阵列来评估基因表达，发现敲除lincRNA-RoR会导致参与P53、氧化应激、DNA损伤诱导以及凋亡通路基因的上调表达，表明lincRNA-RoR参与提高iPSCs的成活率[54]。研究已经证明lincRNA参与细胞的重编程，但是想要了解其中机制还比较困难，其中一种猜想就是那些与多能性相关的lincRNA可能在一些染色体修饰复合物的协助下完成整个过程。研究发现一些lincRNA与染色质修饰复合物联系，有的是指导(Guide)还有作为脚手架(Scaffolds)对特定基因区域进行调控从而维持细胞的多能性。

2.5 lncRNA与疾病相关的基因调控研究

前面已经阐述了许多lncRNA的生物学功能。通过对基因表达的调控，lncRNA可以参与许多的生物学过程，包括细胞的增殖、细胞周期、细胞凋亡以及细胞分化。lncRNA的异常表达会导致许多的病理变化，包括各种癌症的发生、心脏疾病和老年痴呆等。HOTAIR最近被发现跟肿瘤的新陈代谢有密切的关系[55]，在肿瘤的发生发展、转移及预后中发挥重要的作用。HOTAIR能够招募PRC2在整个基因组中重新定位，进而能够沉默、转移、抑制相关基因的表达[55]；BANCR敲除后黑色素瘤细胞的转移能力明显降低，因此BANCR与黑色素瘤细胞转移相关[56]；UCA1在膀胱癌中的表达水平升高，促进人膀胱癌细胞的增殖。通过对UCA1表达抑制及过表达显示，其表达水平与细胞周期相关CREB表达及磷酸化水平一致。UCA1也可以通过影响AKT的表达及活性，阻断PI3K通路后，细胞周期进程明显减缓，因此UCA1可通过CREB蛋白调控PI3K-AKT通路来调控细胞周期进而在膀胱癌中发挥作用，可以作为潜在的膀胱癌诊断指标及治疗靶点[57]。其他参与癌症的增殖、凋亡以及周期调控的有PCAT-1、ANRIL、MALAT-1、SPRY4-IT1等。lncRNA同样可以影响细胞凋亡，如lincRNA-p21、PANDA，都是由p53基因诱导的。lncRNA CDKN2B-AS1(ANBIL)能结合PRC2复合物的亚族Suzl2和PRC1复合物中的CBX7的染色质区域，从而使H3K27三甲基化，H3K27me3能够介导肿瘤抑制基因CDKN2A/CDKN2B(IFNK4a/IFNK4b)的抑制表达[58]。目前还没有已知疾病的突变驻留在蛋白编码基因区域里，这表明非编码转录本的分离可能是某些疾病的发病机理。

lncRNA同样能够与miRNA共同作用调节疾病的发生发展。研究表明，在一些癌症中某些miRNA通常异常表达，它们可能作为致癌因子或者癌症抑制因子。这其中miR-21已经被证实在众多癌症中扮演致癌因子。如在乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肝癌以及肺癌等[59]。但是miR-21仅仅以编码蛋白的基因为目标吗？答案是否定的，因为在生物体中只有大约2%的基因能够编码蛋白，其余的都编码成了ncRNA。以此推测miRNA同样能够调控lncRNA以控制癌症的新陈代谢。例如lncRNA HULC在肝细胞癌中表达，它能够与miR-372结合从而形成一个关联调节[60]。研究发现，GAS5能够抑制癌症的发生，但是其中的机制并不是特别清楚。随后的研究表明，GAS5是miR-21的靶标，通过与GAS5的外显子4结合而发挥作用[61]。研究还发现，GAS5也能通过RISC负调节miR-21，显示miR-21与GAS5之间能形成相互的抑制环路。同样还有另一个lncRNA HULC能够吸附miR-372，从而导致目标基因的转录抑制，从而为研究癌症提供了一个新的视角[61]。

3 展 望

随着更多lncRNA的发现，改变了人们对生物体基因组和转录组的看法。研究已经证明了lncRNA参与机体许多重要的生理过程，包括表观遗传、基因印记、剂量补偿效应等，同时在疾病的发生发展过程中发挥着关键性作用。通过高通量的手段越来越多的lncRNA被发现，但是许多生物学功能还没有阐明。在此研究领域还存在一些问题：对于lncRNA的定义还没有统一的结论；预测lncRNA的功能还比较困难；有关lncRNA的数据库还不完善；以及与一些小RNA之间的关系等。lncRNA可以通过结合一系列的染色体修饰复合物来调节基因的表达。虽然已经知道一些lncRNAs可以结合染色体修饰复合物，同时，lncRNA也可以作为“指导者”引导这些蛋白结合伴侣到目标区域。但是其中的一些机制并不是很了解，如这些蛋白是如何识别并且特异性的结合特定的lncRNA而不是其他的lncRNA，这些lncRNA是否能够直接与DNA结合形成lncRNA：DNA杂合体、三倍体或者其它的复合物，这些DNA结合蛋白是否在lncRNA和DNA之间起到媒介的作用。这些问题的解决能让人们更好地理解其中的机理。lncRNA的研究开辟了一个崭新的领域，为了解基因的表达调控提供了一个新的视角。随着人们对lncRNA的结构和功能不断深入的研究，定会完善人们对生物体内调控网络的认识。

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(编辑 郭云雁)

Research Progress in Regulation of Gene Expression of Long Noncoding RNA

WANG Kang-yan1，2，LING Ying-hui1，2，ZHANG Xiao-rong1，2*

(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology，AnhuiAgriculturalUniversity，Hefei230036，China；2.LocalAnimalGeneticResourcesConservationandBiobreedingLaboratoryofAnhuiProvince，Hefei230036，China)

Long noncoding RNA are a group of endogenous RNA molecules which exceed 200 nt in length，lack complete specific open reading frame，they don’t have the ability to encode proteins.But recent studies have shown that lncRNA participates in many important physiological processes，such as gene imprinting，X chromosome inactivation，and so on.They regulate gene expression mainly through the DNA methylation，Histone modification，chromatin remodeling.At the same time，lncRNA have important effect in the occurrence and development process of disease，and have very important significance to the diagnosis and treatment of disease.Therefore，this article analyzed the biological characteristics of lncRNA，lncRNA in epigenetic，post-transcriptional level，role in stem cell and the research of the disease，elaborated the research progress of the current lncRNA，provided a reference for further study on the mechanism of lncRNA involved in the regulation of physiological processes.

lncRNA；epigenetics；ncRNA；gene imprinting；DNA methylation；Histone modifications

10.11843/j.issn.0366-6964.2015.04.001

2014-08-11

国家自然科学基金项目(31301934；31372310)；安徽省自然科学基金(1308085QC54)

王康岩(1990-)，男，安徽寿县人，硕士，主要从事动物遗传育种研究，E-mail：15856905526@163.com

*通信作者：凌英会，博士，主要从事动物遗传育种与繁殖研究，Tel：0551-5785928，E-mail：caaslyh@163.com；章孝荣，教授，博士生导师，主要从事动物生殖调控研究，E-mail：zhangxiaorong01@163.com

S852.2

A

0366-6964(2015)04-0509-09