ncRNA系列专题（三）丨RNA界谁的情商最高? —— lncRNA作用机制

都说做人难，做好人更难，好人全靠高情商。都说lncRNA情商极高，与上层领导(DNA)关系暧昧，与同事(RNA)关系很铁，与下属(蛋白质)关系紧密，八面玲珑的lncRNA那是相当吃得开啊。想在生物行业这个圈子里混得好，还得多向lncRNA学习。来，咱们今天就向大家分析分析lncRNA如何在圈子里如鱼得水，嘿嘿！

图1 （网络来源图片，和珅）

lncRNAs作用范围广泛，机制非常复杂，这里从基因调控的角度重点讲一讲。为了方便大家的理解，咱们先来看看lncRNA的特点。简单讲，lncRNA的本质是RNA，是由核苷酸组成的长链，有以下几个优势：

1. 通过碱基互补配对，轻松与靶DNA序列结合；

2. 通过碱基互补配对，轻松与靶RNA序列结合；

3.其丝带般的特点可以折叠形成二级或三级结构，轻松与多种蛋白质结合。

LncRNA的牛皮可不是乱吹的，接下来给大家逐一带来相关文献报道作为论据支撑！

LncRNA与染色质和DNA

lncRNA重塑染色质

Deng et al.发现HoxB lincRNA的表达量上调能调控心源性中胚层发育，促进造血循环。HoxB lincRNA能够作为染色质循环结构的调控因子引导Setd1a/MLL1到hoxb基因，控制血液系统相关基因的转录[1]。

图2. HoxB基因在中胚层和造血过程中发挥着关键的作用

DNA绑定

Postepska-Igielska et al.认为调控因子lncRNA Khps1能够通过联系SPHK1的启动子激活原癌基因的表达。在这个过程中，Khps1与SPHK1通过RNA-DNA绑定的方式诱导染色质修饰酶建立转录本疏松的结构，并激活E2F1基因的转录[2]。

图3. lncRNA Khps1与SPHK1基因发生绑定的作用机制

促进染色质成环

通过FACS纯化技术和RNA-seq，Jiang et al.全面论述了在人内胚层和胰腺系细胞的转录本动力学，以及鉴定了100余个特异性lncRNA。研究者们进一步揭示了lncRNA DEANR1与SMAD2/3基因互作，通过调控FOXA2基因转录，决定内胚层的分化[3]。

图4. lncRNA DEANR1通过与SMADs基因互作促进染色质成环的作用机制

lncRNA与mRNA

作用于RNA的加工过程

Nianwei Lin et al.在小鼠胚胎干细胞的研究中发现，lincRNA TUNA可与NCL、PTBP1、hnRNP-K3蛋白结合形成多聚物，敲低TUNA引起神经分化的抑制。TUNA-RBP复合物通过与分化和多能性相关基因的promoter区域结合，促进基因转录，参与多能性和神经分化的调控[4]。

图5. lincRNA TUNA与三种蛋白质结合调控基因转录

影响mRNA稳定性

Gong and Li et al.发现lncRNA LncMyoD在肌细胞生成中是MyoD的靶标基因，在成肌细胞生成中通过介导IMP2基因影响mRNA正常的翻译。LncMyoD在人类和小鼠的序列同源性尽管受到限制，但是同样具有一定的保守性功能[5]。

图6. lncRNA LncMyoD在成肌细胞生成中影响mRNA稳定性的作用机制

lncRNA与蛋白质

lncRNA可直接调控蛋白质的功能。Wang P et al.在树突状细胞(DCs)中发现了特征性的lnc-DC，敲低lnc-DC可抑制DC的分化，降低DC对T细胞激活的能力。lnc-DC可与转录因子STAT3结合，影响其与SHP1的结合，使其免于去磷酸化，转录活性得到激活[6]。

图7. lnc-DC与SHP1竞争结合STAT3

参考文献

[1] Deng C, Li Y, Zhou L, Cho J, et al. HoxBlinc RNA Recruits Set1/MLL Complexes to Activate Hox Gene ex pression Patterns and Mesoderm Lineage Development. Cell Rep. 2016.

[2] Postepska-Igielska A, Giwojna A, Gasri-Plotnitsky L,et al.LncRNA Khps1 Regulates ex pression of the ProtooncogeneSPHK1 via Triplex-Mediated Changes in Chromatin Structure. Mol Cell. 2015

[3] Jiang W, Liu Y, Liu R, et al. The lncRNA DEANR1 facilitates human endoderm differentiation by activating FOXA2 ex pression. Cell Rep. 2015.

[4] Lin N, Chang KY, Li Z, et al. An evolutionarily conserved long noncoding RNA TUNA controls pluripotency and neural lineage commitment. Mol Cell. 2014.

[5] Gong C, Li Z, Ramanujan K, et al. A long non-coding RNA, LncMyoD, regulates skeletal muscle differentiation by blocking IMP2-mediated mRNA translation. Dev Cell. 2015

[6] Wang P, Xue Y, Han Y,et al. The STAT3-binding long noncoding RNA lnc-DC controls human dendritic cell differentiation. Science. 2014.

来源：锐博生物