美國(guó)白頭研究所科學(xué)家鑒定出保守的長(zhǎng)鏈插入性非編碼RNA(long intervening noncoding RNA, lincRNA)在斑馬魚胚胎大腦發(fā)育中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。他們也證實(shí)人lincRNA版本能夠替換斑馬魚lincRNA版本,，這暗示這些非編碼RNA的功能在人身上也保持著,。2011年12月23日，這些研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《細(xì)胞》期刊上,。
在此之前,，人們對(duì)lincRNA的研究主要是在細(xì)胞系上而不是在有機(jī)體層次開展的，這就排除了lincRNA如何影響生長(zhǎng)和發(fā)育方面的研究,。
白頭研究所成員David Bartel,，也是霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究人員和麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授，他說,，“這些研究表明斑馬魚---一種經(jīng)常用于研究動(dòng)物發(fā)育的遺傳學(xué)的模式動(dòng)物---能夠作為一種研究工具系統(tǒng)性地揭示lincRNA的功能,。這是另一起在斑馬魚中的研究結(jié)果可能也適用于人的事例。”
人細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的RNA只有少量作為表達(dá)蛋白的模板,。其他的RNA被稱作非編碼RNA(non-coding RNAs, ncRNAs),，它們位于編碼蛋白的基因之間，長(zhǎng)度不小于200個(gè)堿基的ncRNAs稱作lincRNAs,。
盡管它們?cè)诩?xì)胞中大量存在,，lincRNA一直被認(rèn)為是所有轉(zhuǎn)錄的RNA中的“暗物質(zhì)”，因?yàn)槿藗儗?duì)它們的功能或作用機(jī)制知之甚少,，研究這類RNA的一個(gè)限制就是它們?cè)诓煌锓N之間存在較低的序列類似性,。不像在物種之間經(jīng)常保守的編碼蛋白的基因，lincRNA基因通常在物種之間存在極其很少的保守性DNA序列,。這種保守性的缺乏使得在親緣關(guān)系較近的物種之間鑒定出相關(guān)的lincRNA存在困難,，而在親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種之間則是不可能的,。比如,，Bartel實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Igor Ulitsky和Alena Shkumatava在斑馬魚中鑒定出500多種lincRNAs，但是發(fā)現(xiàn)只有20種在人和小鼠中都存在同源物,。
Ulitsky和Shkumatava在這項(xiàng)研究中測(cè)試了這29種lincRNA中兩種的功能,，所采用的方法就是在斑馬魚胚胎中抑制這兩種lincRNA。抑制這兩種lincRNA對(duì)斑馬魚的大腦發(fā)育發(fā)揮著顯著性的作用,。降低這兩種lincRNA之一的他們稱作cyrano的lincRNA導(dǎo)致斑馬魚擁有擴(kuò)大的鼻子,，小的頭和眼睛，短且卷曲的尾巴,，而缺乏他們稱作megamind的lincRNA的斑馬魚有著異常形狀的頭和擴(kuò)大的腦室,。
為了測(cè)試cyrano和megamind這兩種lincRNA的人同源物是否為功能性同等的,， Shkumatava注射人lincRNA版本到基因抑制的斑馬魚中。令人注目的是,，人lincRNA挽救了斑馬魚,，恢復(fù)了大腦發(fā)育和大腦大小，表明人lincRNA可能像它們的斑馬魚同源物一樣在胚胎發(fā)育中存在同樣作用,。
美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院國(guó)家綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所負(fù)責(zé)監(jiān)管RNA加工和功能方面的資金的Michael Bender說,，“這篇研究代表著一次主要的進(jìn)展，因?yàn)樗峁┭芯縧incRNA---一類人們知之甚少但又大量存在的分子---的方法,。研究發(fā)現(xiàn)人lincRNA在胚胎發(fā)育上的作用似乎非常類似于它們的斑馬魚同等物,，這就意味著這種方法將在理解lincRNA在哺乳動(dòng)物上發(fā)揮的作用提供非常有價(jià)值的啟示。”
白頭山研究成員Hazel Sive與Bartel及其他的實(shí)驗(yàn)室成員合作,，利用斑馬魚研究大腦發(fā)育和與自閉癥相關(guān)聯(lián)的基因突變,。Sive說，“斑馬魚是發(fā)現(xiàn)基因工作機(jī)制的一種極好的和易使用的系統(tǒng),。”
Ulitsky說,，“我們?nèi)祟惻c斑馬魚共享這小部分古老和奇特的基因，而且它們的功能在斑馬魚和人中得到保持,。我們能夠在斑馬魚中破壞它們,，然后用人基因去替換它們，至少在我們研究的lincRNA上,，人基因發(fā)揮作用從而恢復(fù)斑馬魚正確發(fā)育,。”Shkumatava說，“由于lincRNA在斑馬魚和人之間存在的這種功能保守性,，我們正將斑馬魚作為一種新的脊椎動(dòng)物研究工具,，能夠用來揭示其他lincRNA的功能。”(生物谷：towersimper編譯)
