研究发现长链非编码RNA阻止红细胞死亡

美国麻省理工白头研究所研究人员发现长链非编码RNA(long-noncoding RNAs, lncRNAs)另一个不为人知的作用：阻止红细胞发生凋亡。2011年12月7日，该研究成果在线发表在《基因与发育》(Genes and Development)期刊上，表明lncRNAs很可能在促进某些程序性细胞死亡(亦称作细胞凋亡)极少发生的白血病形成过程中发挥着作用。这也是迄今为止第一篇鉴定出一种特异性的lncRNA在红细胞发生中发挥作用的研究文章。



人细胞大约有10%的RNA(即mRNA)用作蛋白表达的模板，其他90%的RNA统称为非编码性RNA，其中长度大于200个碱基对的那些被归类为lncRNA。在20世纪80年代，人们首次鉴定出 lncRNAs。当前人们已经在多种哺乳动物组织中研究了大约100种lncRNAs。



这些非编码性RNA的功能一直是一个谜，科学家们也只是刚开始去破解。已知一些非编码性RNA分子抑制翻译，而且也已显示lncRNAs通过修饰染色质、提高转录、促进mRNA降解和其他尚未阐明的方式来调节基因表达，比如极少部分lncRNAs能够上调基因表达。



通过研究小鼠胎儿肝脏---它是红细胞及其祖细胞的丰富来源，该研究第一作者Wenqian Hu筛选在lncRNAs存在时处于红细胞发育各个阶段的红细胞。他发现这些细胞表达了400多种lncRNAs，但在红细胞成熟过程结束时，有一种特异性的lncRNA大量表达。研究小组将这种 lncRNA称作促进红细胞存活的长链基因间非编码性RNA(long intergenic non-coding RNA-erythroid-pro-survival, lincRNA-EPS)。



为了确定lincRNA-EPS的功能，Hu阻断它在成熟中的红细胞内表达，当这些细胞开始分化时，它们就死掉。Hu然后在成熟中的红细胞内表达lincRNA-EPS，在促红细胞生成素(erythropoietin)---正常情况下阻止血祖细胞发生凋亡---不存在时培养这些细胞。他发现缺乏促红细胞生成素时这些细胞并没有发生所预期的细胞死亡，相反这些表达lincRNA-EPS的细胞继续存活下来，这就意味着lincRNA-EPS本身就能够阻止细胞凋亡。



Hu进一步开展研究后发现，lincRNA-EPS抑制促进程序性细胞死亡的基因Pycard表达，这就部分解释了lincRNA-EPS在阻止细胞凋亡中所起的作用。



Hu说，“这些实验表明这种lncRNA的正常功能就是在最后的分化过程中保护红细胞不发生凋亡。因为红细胞成熟的最后一步就是将细胞核从细胞中驱逐出去，并且在很多方面类似于细胞凋亡，所以这点是非常重要的。这种lncRNA和其他因子确保细胞清除细胞核和正确分化，而且不经历细胞凋亡。”



这些发现可能对癌症也有意义，因为阻止细胞发生凋亡是癌症演变特征性标记之一。论文共同作者，白头研究所生物学家Harvey Lodish说，“发现这种lncRNA或其他的类似分子在癌症中上调表达，我们一点也不觉得奇怪。”



因为在白血病和其他癌症中程序性细胞死亡机制出错，Hu当前正在研究lincRNA-EPS在正常和患病的人细胞中的功能，以便找出它是否在肿瘤发生和生长中发挥着作用。