環(huán)球快資訊：基因組“暗物質(zhì)”挑戰(zhàn)遺傳學(xué)中心法則？陳玲玲：拓展認(rèn)知和理解

1953年，DNA雙螺旋模型的提出標(biāo)志著近代分子生物學(xué)的誕生。1957年，弗朗西斯·克里克進(jìn)一步提出了經(jīng)典的遺傳學(xué)中心法則，開(kāi)啟了分子生物學(xué)時(shí)代。

經(jīng)過(guò)幾十年的研究，科學(xué)家對(duì)于非編碼RNA的認(rèn)知極大豐富了人類對(duì)中心法則的理解。從廣義上講，非編碼RNA在真核生物轉(zhuǎn)錄組中占據(jù)了非常大的部分，包括小RNA、長(zhǎng)非編碼RNA、環(huán)形RNA以及高度重復(fù)序列的RNA等多種類別。更重要的是，盡管非編碼RNA不具備編碼蛋白質(zhì)的能力，但可以直接調(diào)控生物性狀。

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我和非編碼RNA的淵源可以追溯到我在博士階段接觸的第一個(gè)課題。當(dāng)時(shí)，我就對(duì)非編碼RNA的研究產(chǎn)生了濃厚興趣?；貒?guó)建立自己的實(shí)驗(yàn)室后，我提出了一個(gè)猜想：并非所有長(zhǎng)非編碼RNA都具有當(dāng)時(shí)科學(xué)界所認(rèn)為的、類似信使RNA的結(jié)構(gòu)，可能存在一些新型長(zhǎng)非編碼RNA家族有待發(fā)現(xiàn)。

基于這個(gè)猜想，我們實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建了針對(duì)無(wú)多聚腺苷酸尾RNA的研究新體系，為發(fā)現(xiàn)新型長(zhǎng)非編碼RNA分子奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)人類細(xì)胞中無(wú)多聚腺苷酸尾轉(zhuǎn)錄本的深入分析，我們相繼發(fā)現(xiàn)了來(lái)源于內(nèi)含子的帶有小核仁RNA的長(zhǎng)非編碼RNA家族、多基因連續(xù)轉(zhuǎn)錄加工產(chǎn)生的SPA長(zhǎng)非編碼RNA家族，以及環(huán)形長(zhǎng)非編碼RNA（簡(jiǎn)稱環(huán)形RNA），并證明這些RNA分子具有全新的生成途徑和重要的生物學(xué)功能。

近些年來(lái)，一系列新興的研究工具和技術(shù)極大推動(dòng)了非編碼RNA領(lǐng)域的研究，包括三代RNA測(cè)序、化學(xué)探針、超高分辨率顯微成像，以及基于CRISPR-Cas9的基因編輯技術(shù)等。這些技術(shù)有利于我們更快地發(fā)現(xiàn)細(xì)胞、組織以及物種特異性的RNA異構(gòu)體，也使我們能從分子二級(jí)結(jié)構(gòu)、精準(zhǔn)亞細(xì)胞定位等多個(gè)角度去深入解析長(zhǎng)非編碼RNA的作用模式及時(shí)空表達(dá)圖譜。

回望長(zhǎng)非編碼RNA的研究歷程，特別是那些奠基性的研究成果，長(zhǎng)非編碼RNA展現(xiàn)出多樣化的作用模式——從染色質(zhì)狀態(tài)調(diào)控到蛋白質(zhì)翻譯后修飾，長(zhǎng)非編碼RNA廣泛地參與了中心法則的全部過(guò)程。因此，非編碼RNA的多樣性功能拓展了人們對(duì)中心法則的認(rèn)知，而并非傳統(tǒng)觀點(diǎn)中認(rèn)為是對(duì)中心法則提出挑戰(zhàn)。

目前，非編碼RNA研究領(lǐng)域還存在很多問(wèn)題亟待新技術(shù)去解決。例如，在超高時(shí)空分辨率尺度下探究RNA與蛋白質(zhì)間的動(dòng)態(tài)相互作用，發(fā)展化學(xué)標(biāo)記和智能計(jì)算等方法協(xié)作研究RNA的折疊與結(jié)構(gòu)等。

對(duì)非編碼RNA的探索永無(wú)止境。比如，長(zhǎng)非編碼RNA中的逆轉(zhuǎn)錄元件是如何被表達(dá)、分布并發(fā)揮功能的？如何實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)非編碼RNA的整個(gè)生命活動(dòng)的完全注釋？如何多維度闡釋長(zhǎng)非編碼RNA的生理功能及作用機(jī)制？為此，我們將不斷努力探索，解開(kāi)其中的奧妙。

（作者為中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員）

作者：陳玲玲

編輯：許琦敏

題圖：新華社

責(zé)任編輯：任荃

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