在一項新的研究中,來自美國麻省理工學院懷特海德研究所(Whitehead Institute)的研究人員證實產(chǎn)生信使RNA(messenger RNA, mRNA)的DNA轉(zhuǎn)錄也在它的相反方向上進行,從而產(chǎn)生相對應的長鏈非編碼性RNA(long noncoding RNA, lncRNA).再者,當干細胞分化為其他細胞類型時,這些mRNA和lncRNA是通過協(xié)同性轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的.這一令人吃驚的發(fā)現(xiàn)可能重新定義我們對基因組成和調(diào)節(jié)的理解.相關(guān)研究結(jié)果于2013年2月4日在線發(fā)表在PNAS期刊上,論文標題為"Divergent transcription of long noncoding RNA/mRNA gene pairs in embryonic stem cells".
懷特海德研究所研究員Richard Young說,"令我吃驚的是,基因成對出現(xiàn).對人干細胞內(nèi)有活性的2萬個蛋白編碼基因中的任何一個而言,位于上游的lncRNA基因也被轉(zhuǎn)錄.盡管人們已付出大多數(shù)努力來研究蛋白編碼基因,但是我們一直忽視了一個概念：所有的蛋白編碼基因都是以mRNA/lncRNA成對的形式出現(xiàn).如果人們激活mRNA基因,那么也將激活lncRNA基因."
迄今為止,科學家們一直認為轉(zhuǎn)錄復合物通過結(jié)合啟動子而附著到DNA上,并且只是沿著DNA的一個方向移動從而將蛋白編碼基因轉(zhuǎn)錄為mRNA.其他非蛋白編碼的RNA(包括lncRNA)也是通過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的,盡管它們在基因表達調(diào)節(jié),、發(fā)育和疾病中發(fā)揮著重要的作用,但是科學家們對lncRNA轉(zhuǎn)錄是如何啟動的或者大多數(shù)lncRNA基因在基因組上的位置知之甚少.
通過研究人胚胎干細胞和小鼠胚胎干細胞,研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)大多數(shù)lncRNA位于mRNA基因的附近,大約65%的lncRNA轉(zhuǎn)錄起始于與這些mRNA基因相關(guān)聯(lián)的活躍啟動子,而且這種轉(zhuǎn)錄沿著與啟動子相反的方向朝上游開展.
當轉(zhuǎn)錄復合物附著到啟動子上時,正如它沿著一個方向移動并轉(zhuǎn)錄mRNA一樣,它也沿著相反方向移動并轉(zhuǎn)錄附近的lncRNA.
研究人員也注意到當胚胎干細胞開始分化為其他細胞類型時,mRNA/lncRNA基因?qū)σ韵嗤姆绞绞艿秸{(diào)節(jié),即成對的mRNA和lncRNA一起上調(diào)轉(zhuǎn)錄或下調(diào)轉(zhuǎn)錄.這進一步證實mRNA轉(zhuǎn)錄和lncRNA轉(zhuǎn)錄之間的關(guān)系,。（生物谷Bioon.com）
DOI:10.1073/pnas.1221904110
PMC:
PMID：
Divergent transcription of long noncoding RNA/mRNA gene pairs in embryonic stem cells
Alan C. Mullena,b,1,Benoit Molinieb,1,Sumeet Guptaa,1,David A. Orlandoa,1,Matthew G. Guenthera,1,Albert E. Almadac,d,Charles Lina,c,Phillip A. Sharpc,d,Cosmas C. Giallourakisb,e,2, and Richard A. Younga,c,2
Many long noncoding RNA (lncRNA) species have been identified in mammalian cells, but the genomic origin and regulation of these molecules in individual cell types is poorly understood. We have generated catalogs of lncRNA species expressed in human and murine embryonic stem cells and mapped their genomic origin. A surprisingly large fraction of these transcripts (>60%) originate from divergent transcription at promoters of active protein-coding genes. The divergently transcribed lncRNA/mRNA gene pairs exhibit coordinated changes in transcription when embryonic stem cells are differentiated into endoderm. Our results reveal that transcription of most lncRNA genes is coordinated with transcription of protein-coding genes.
