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

1953年，DNA雙螺旋模型的提出標志著近代分子生物學的誕生。1957年，弗朗西斯·克里克進一步提出了經(jīng)典的遺傳學中心法則，開啟了分子生物學時代。

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

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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課題。當時，我就對非編碼RNA的研究產(chǎn)生了濃厚興趣?；貒⒆约旱膶嶒炇液?，我提出了一個猜想：并非所有長非編碼RNA都具有當時科學界所認為的、類似信使RNA的結構，可能存在一些新型長非編碼RNA家族有待發(fā)現(xiàn)。

基于這個猜想，我們實驗室創(chuàng)建了針對無多聚腺苷酸尾RNA的研究新體系，為發(fā)現(xiàn)新型長非編碼RNA分子奠定了基礎。通過對人類細胞中無多聚腺苷酸尾轉錄本的深入分析，我們相繼發(fā)現(xiàn)了來源于內含子的帶有小核仁RNA的長非編碼RNA家族、多基因連續(xù)轉錄加工產(chǎn)生的SPA長非編碼RNA家族，以及環(huán)形長非編碼RNA（簡稱環(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功能。

近些年來，一系列新興的研究工具和技術極大推動了非編碼RNA領域的研究，包括三代RNA測序、化學探針、超高分辨率顯微成像，以及基于CRISPR-Cas9的基因編輯技術等。這些技術有利于我們更快地發(fā)現(xiàn)細胞、組織以及物種特異性的RNA異構體，也使我們能從分子二級結構、精準亞細胞定位等多個角度去深入解析長非編碼RNA的作用模式及時空表達圖譜。

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

目前，非編碼RNA研究領域還存在很多問題亟待新技術去解決。例如，在超高時空分辨率尺度下探究RNA與蛋白質間的動態(tài)相互作用，發(fā)展化學標記和智能計算等方法協(xié)作研究RNA的折疊與結構等。

對非編碼RNA的探索永無止境。比如，長非編碼RNA中的逆轉錄元件是如何被表達、分布并發(fā)揮功能的？如何實現(xiàn)對長非編碼RNA的整個生命活動的完全注釋？如何多維度闡釋長非編碼RNA的生理功能及作用機制？為此，我們將不斷努力探索，解開其中的奧妙。

（作者為中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心研究員）

作者：陳玲玲

編輯：許琦敏

題圖：新華社

責任編輯：任荃

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