天然反义RNA(NATs):基因表达的重要调控分子

天然反义RNA(natural antisense transcripts,NATs)是在多个物种广泛表达的一类非编码RNA分子,可在转录水平、转录后水平、翻译水平等多个层次采取不同的机制调节靶基因的表达,对器官形成、细胞分化和疾病发生等各种生理和病理过程都有重要的调控作用.本文在总结、回顾近年来天然反义RNA研究进展的基础上,从转录碰撞、DNA甲基化修饰、小分子RNA等9个方面详细介绍和阐述NATs的作用机制,并提出未来NATs研究需要重点解决的两个问题:一是开发合适的实验系统研究特定条件下的NATs表达与生物学功能,二是深入阐明NATs的自身表达调控机制,深化对其生物学意义的认识.对天然反义RNA的研究为药物开发和疾病治疗提供了新的思路和突破口.

天然反义转录物及其调控基因的表达机制

天然反义转录(NATs)是一组编码蛋白质或非编码蛋白质的RNAs,与其他(有义)转录物具有互补序列,可以调节有义链的表达。这种调节可以发生在转录水平或转录后水平,调节方式有转录干扰、RNA封闭、双链依赖机制或染色质重建(修饰)等。正义链和反义链分别加工成小RNAs调节基因表达,也是NATs调节基因表达的重要方式,如piRNAs的"乒乓机制"。实验或计算机研究已经证明了NATs在生物中广泛存在,是一种重要的基因表达调节方式。文章论述了NATs的重要作用和机理,重点论述了NATs的调节机制和相关的小RNAs。

IL-1β反义RNA在HepG2细胞的表达及对NK细胞杀伤活性的影响

目的:构建IL-1β反义RNA真核表达载体,转染HepG2细胞,探讨阻断IL-1β作用后对其NK细胞杀伤敏感性的作用。方法:RT-PCR方法扩增两段基因序列IL-1β1(17-331,315bp)和IL-1β2(246-505,260bp),经T-A克隆后构建反义RNA表达载体pcDNA3.0-antiIL1β1和pcDNA3.0-anti-IL1β2。采用阳离子聚合物(jetPEI)的方法转染HepG2肝癌细胞,RT-PCR方法检测反义RNA的表达水平,胞内因子染色的方法分析IL-1的表达水平,MTT方法分析NK-92细胞对HepG2杀伤活性的变化。结果:以LPS刺激的人PBMC总RNA为模板,RT-PCR扩增得到两个约315bp和260bp的基因片段,先构建克隆载体pMD18T-IL-1β1和pMD18T-IL-1β2,质粒PCR、XhoI酶切和DNA序列分析正确后,利用PfuDNA聚合酶进行PCR,产物纯化后经EcoRI、XhoI双酶切,反向插入pcDNA3.0,获得人IL-1β反义RNA真核表达载体pcDNA3.0-antiIL-1β1和pcDNA3.0-antiIL-1β2。PCR、PstI酶切和DNA序列分析正确后,将其分别转染HepG2细胞,RT-PCR检测显示HepG2细胞能够高水平表达两种反义RNA,胞内因子染色发现IL-1β的表达水平明显下降,同时该细胞对NK-92杀伤的敏感性明显升高,其中IL-1β1反义RNA的作用更为显著,效靶比10∶1时,NK细胞对HepG2的杀伤活性提高了约20%。结论:以促炎性细胞因子IL-1β为靶点进行干预,能够有效地下调肝癌细胞对NK细胞杀伤的抵抗能力。

IL-1β反义RNA在肝癌细胞中对NK细胞固有免疫杀伤的影响

目的:探讨将所获IL-1β反义RNA真核表达载体导入H epG 2细胞后,肝癌细胞对NK细胞杀伤敏感性的变化。方法:转染后用RT-PCR法检测反义基因片段的表达,M TT比色法分析NK-92细胞杀伤活性的变化。结果:转染后反义RNA均得到高水平表达,并使NK细胞的杀伤活性提高约15%。结论:IL-1β反义RNA可在一定程度上恢复肝癌细胞对NK细胞的杀伤敏感性。

肝癌相关基因MEF2D反义RNA的鉴定及分析

鉴定和分析肝癌细胞中新的天然反义RNA MEF2D-AS根据已建立的双链RNA文库筛选与肝癌相关的反义RNA.通过RT-qPCR验证其反义RNA的存在,采用cDNA末端快速扩增技术获得其全长序列,并检测HepG2细胞经5-Aza-dC处理前后MEF2D基因正反义链表达量的变化.结果显示,成功鉴定出1条全长为1 265bp的新的天然反义RNA,并预测其属于长链非编码RNA(long non-coding RNA,简称为lncRNA),命名为MEF2D-AS.经5-Aza-dC处理后,MEF2D-AS的表达量升高,而MEF2DmRNA的表达量降低.证实了MEF2D-AS的存在并预测其属于长链非编码RNA,且与MEF2D正反义RNA是反相关关系.此研究结果可为进一步探讨肝癌发生机制提供参考.

天然反义转录物及其在神经胶质瘤中的功能

天然反义转录物(natural antisense transcripts,NATs)被定义为在自然状态下生物体内产生的内源性RNA,其通常是通过与靶分子进行序列互补而形成天然的正义-反义转录物配对的双链RNA。NATs普遍存在于原核和真核生物中,可以在转录水平、转录后水平、翻译水平等多个层次经由不同机制调节基因的表达。此外,NATs也与恶性肿瘤的发生发展密切相关,一些NATs在正常组织与神经胶质瘤组织中的表达存在显著差异。NATs可能成为神经胶质瘤诊断、预后以及治疗效果的一种新的标志物,同时NATs也是潜在的新的胶质瘤基因治疗的靶点。本文对NATs的分类及其在神经胶质瘤中的功能及可能的机制做具体阐述。

内源小RNAs在植物胁迫反应中的作用

世界范围内,农作物的产量都容易受到各种生物和非生物因素的影响,对植物逆境适应性反应机制的深入研究有助于我们采取新的措施,以提高作物的逆境适应性。以前通常认为植物适应逆境胁迫的机制主要涉及相关基因在转录水平的调节,然而,近来发现部分内源小RNAs(siRNAs),如miRNAs、nat-siRNAs和lsiRNAs不仅可以调节植物的生长发育,而且在植物逆境反应中具有重要作用。文章就这些内源小RNAs在氧、矿质元素、干旱、低温、脱落酸、机械、重金属、生物及其他环境因素胁迫中的作用机制做一概述。

天然反义转录物(NAT)来源的小分子RNA

天然反义转录物(natural antisense transcript,NAT)通常指自然情况下生物体内生成的内源RNA,它们可以与其他RNA部分或完全互补。NAT在生物中非常普遍,并且可以产生多种具有调节作用的小RNA,如天然反义转录干扰小RNA、天然反义微RNA、长的干扰短RNA、扫描RNA和与Piwi相互作用的RNA等。这些小RNA或许是NAT调节基因表达的重要物质分子之一。本文就NAT来源的小RNA及其功能作一概述。

植物小RNAs的研究进展

小RNAs(长度小于40nt)是nc-RNAs重要的一部分,现在植物中已发现了多种小RNAs,如小干扰RNAs(siRNAs)、微小RNAs(miRNAs)、反式作用的小干扰RNAs、天然反义转录小干扰RNAs、异染色质小干扰RNAs、长小片段小干扰RNAs、天然反义转录的微小RNAs及其一些未命名的小RNAs。成熟的小RNAs聚集相关的蛋白质因子,可以抑制转录,导致转录水平的基因沉默(TGS);或介导目标mRNA的剪切,抑制翻译,导致转录后水平基因沉默(PTGS)。

反义长链非编码RNA与基因表达调控

反义长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类与其它转录物序列互补的内源性lncRNA。它们通过转录抑制、染色质重塑、核内RNA-RNA相互作用和胞浆RNA-RNA相互作用等机制,在转录及转录后水平调控靶基因的表达。反义lncRNA参与了X染色体失活、基因组印记及一些疾病的发生和发展过程,有希望成为疾病治疗的新靶点。

天然反义转录物生物学功能及其意义

天然反义转录物(natural antisense transcripts,NATs)是在自然情况下生物体内产生的内源性RNA,它们与其对应的互补RNA通过碱基配对,形成自然正义—反义转录物配对的双链RNA,对器官形成、细胞分化和疾病发生等各种生理和病理过程都有重要的调控作用。该文综述了近年来NATs的研究进展,从正反馈调节和负反馈调节两个方面介绍了NATs对正义转录物的影响,从RNA编辑、RNA干扰、RNA封闭、转录干扰、DNA甲基化和组蛋白修饰等方面详细阐述了NATs的作用机制,并介绍了NATs与疾病的关系。NATs是一种丰富的生物分子资源,可用于表观遗传学,未来有潜在的诊断和治疗价值。

PHO1反义转录本的功能研究

磷是植物生长发育必需的大量元素之一.而PHO1是磷从地下部往地上部运输的重要因子.与拟南芥不同,水稻PHO1存在天然顺式反义转录本.为了阐明PHO1反义转录本是否在植物响应磷胁迫中起调控作用,克隆了PHO1-2的反义转录本,分析了该反义转录本对缺磷的响应,并获得了该反义转录本增强表达的转基因苗.磷含量测定结果表明,转基因苗叶片中磷含量比野生型显著降低,但根中磷含量比野生型要高.这和PHO1功能缺失材料的表型一致.定量RT-PCR结果表明,在反义转录本增强表达的材料中PHO1的表达显著降低.结果表明,PHO1反义转录本可能通过调控PHO1的表达来调控体内磷的平衡.

功能性适体传感器应用研究进展

近年来，大量研究揭示了核酸的多种生物学功能形式，这些具有不同特性的核酸称之为功能性核酸（functional nucleic acids，FNAs），如天然存在的核酶、反义RNA和核糖开关；以及运用selex（systemic evolution of ligands by exponential enrichment）技术人工合成的适体和变构核酸酶等。广义的FNAs还包括杂交探针、分子信标及反义寡核苷酸，其中功能性适体（FA）的研究尤为引人注目。生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域，