长久以来,人们都知道RNA分子在细胞内的作用:将基因翻译为蛋白质,但是最近,科学家发现,大量RNA分子不编码蛋白质,但似乎在细胞中具有其他作用。对于哺乳动物的多数研究集中于一类叫做microRNAs的短链RNA分子,但是本周发表在《自然》杂志上的一项新研究阐述了lincRNAs(large intergenic noncoding RNAs)的深远影响,lincRNAs链更长,而且是一类相对来说未作研究的RNA分子。该研究鉴定出在胚胎干细胞功能中起作用的lincRNAs,并且表明可以尝试利用lincRNAs来操控这些细胞以产生其他类型的细胞。
该研究的第一作者、麻省理工学院和布洛德研究所(Broad Institute)的研究生米歇尔·盖特曼(Mitchell Guttman)说,2009年,布洛德研究所的团队在人类和小鼠基因组中发现了3,500多个独特的lincRNAs,“潜力巨大,我们想了解它们会有什么作用。”
为了解答这个问题,研究人员专注于理解lincRNAs在胚胎干细胞中的作用。利用一种叫做RNA干扰的技术,他们系统性地挨个关闭了200多个lincRNAs的功能,这些lincRNAs先前已确定在胚胎干细胞中起作用。然后,他们简要描述了这些在细胞中表达的基因,并研究了它们的功能。他们发现,多数lincRNAs对细胞具有广泛的影响,并且它们有助于控制干细胞命运。该团队鉴定出了24个lincRNAs,它们帮助维持干细胞多能性——即干细胞分化为其他类型细胞的能力——还鉴定出了另外24个左右的lincRNAs,它们抑制那些在干细胞分化为其他类型细胞过程中起作用的基因。
到目前为止,刺激干细胞分化已证明很具挑战性,并且,科学家们一直在寻求更好的方法。盖特曼说,利用特殊的组合方法抑制lincRNAs使得控制干细胞以特殊方式转化成为可能。哈佛大学医学院(Harvard Medical School)兼波士顿儿童医院(Children's Hospital Boston)的一位干细胞生物学家乔治·戴利(George Daley)说,深入探究lincRNAs的影响“将提高我们控制和操纵培养过程中的细胞的能力,进而,这将会促进干细胞应用于再生医疗。”
位于美国拉荷亚(La Jolla)的斯坦福-伯纳姆医学研究所(Sanford-Burnham Medical Research Institute)的一位RNA生物学家塔里克·拉纳(Tariq Rana)称该研究是“首个全面的研究,明确阐述了lincRNAs在胚胎干细胞中的功能作用。”他说,它将会发起新的研究,探索lincRNAs是如何调节基因表达的。
盖特曼及其同事们提出,lincRNAs在细胞内具有重要的协调功能:就像士官指挥部队一样,单个lincRNAs似乎与大型蛋白质复合物相互作用并对其进行控制。他说,这些长链RNA似乎还以一种模块化的方式组合到一起,就像分子化的Tinkertoys牌机械积木玩具。研究它们是如何组合到一起的,可以让科学家设计并组装RNA以执行十分特殊的任务,并操控细胞。
RNA开关控制干细胞分化
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