lncRNA(完成版)参考课件.ppt
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- lncRNA 完成 参考 课件
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1、长链非编码长链非编码RNARNA1OutlineslncRNA的定义的定义lncRNA的来源的来源lncRNA的分类的分类lncRNA的功能及作用分析的功能及作用分析lncRNA对基因的调控对基因的调控lncRNA与临床疾病与临床疾病2A.是一类转录本长度超过是一类转录本长度超过 200 nt(核苷酸单位核苷酸单位)的功能性的功能性 RNA 分子分子1;B.位于细胞核或胞质内位于细胞核或胞质内;C.它们它们缺乏编码蛋白缺乏编码蛋白的能力的能力;D.以以 RNA 形式在多种层面上形式在多种层面上(如表观遗传学、转录调控如表观遗传学、转录调控及转录后调控等方面及转录后调控等方面)调控基因的表达水平
2、。调控基因的表达水平。lncRNA的定义的定义3OutlineslncRNA的定义的定义lncRNA的来源的来源lncRNA的分类的分类lncRNA的功能及作用分析的功能及作用分析lncRNA对基因的调控对基因的调控lncRNA与临床疾病与临床疾病4 编码蛋白质的基因结构发生中断而转变成编码蛋白质的基因结构发生中断而转变成 lncRNAs5染色质重组的结染色质重组的结果果,即两个未转录的基因与另一独立的基因并排,即两个未转录的基因与另一独立的基因并排重重组组而产生含多个外显子的而产生含多个外显子的 lncRNAs6非编码基因复制过程中的反移位产物非编码基因复制过程中的反移位产物7 局部的串联复
3、制子邻近产生局部的串联复制子邻近产生8 基因组中插入一个转座成分而产生有功能的非编码基因组中插入一个转座成分而产生有功能的非编码 RNA9OutlineslncRNA的定义的定义lncRNA的来源的来源lncRNA的分类的分类lncRNA的功能及作用分析的功能及作用分析lncRNA对基因的调控对基因的调控lncRNA与临床疾病与临床疾病10据其在基因组上相对于蛋白编码基因的据其在基因组上相对于蛋白编码基因的 位置位置 antisensesense intergenicbidirectionalintronic11OutlineslncRNA的定义的定义lncRNA的来源的来源lncRNA的分类
4、的分类lncRNA的功能及作用分析的功能及作用分析lncRNA对基因的调控对基因的调控lncRNA与临床疾病与临床疾病122022-12-20lncRNA 起初人们认为起初人们认为RNA聚合酶聚合酶转录的副产物转录的副产物无生物学功能无生物学功能 基因转录的基因转录的“噪音噪音”JUNK DNA!lncRNA的功能的功能132022-12-20近期研究表明众多近期研究表明众多lnc RNAlnc RNA具有多种生物学功能具有多种生物学功能 1.1.参与参与X X染色体沉默、基因组印记、染色质修饰、染色体沉默、基因组印记、染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要调控转录激活、转录干扰、
5、核内运输等多种重要调控过程。过程。2.2.以多种模式保护蛋白编码基因以多种模式保护蛋白编码基因:如受到严格的功如受到严格的功能限制以保护编码基因的开放式可读框能限制以保护编码基因的开放式可读框(ORF);(ORF);或或表现为基因序列的较短延伸表现为基因序列的较短延伸,以保护功能域和结以保护功能域和结构。构。lncRNA的功能的功能142022-12-203.Lnc RNA3.Lnc RNA含有高效的关键序列含有高效的关键序列,类似于启动子等类似于启动子等调控因素调控因素,具有具有比蛋白质更敏感比蛋白质更敏感的结构功能限制。的结构功能限制。4.4.一些进化后的人类基因保守区域可被转录成一些进化
6、后的人类基因保守区域可被转录成lncRNA,lncRNA,如如HAR18,HAR18,在大脑皮质发育阶段早期神在大脑皮质发育阶段早期神经元内表达。经元内表达。lncRNA的功能的功能152022-12-205.5.研究显示研究显示,哺乳动物基因组序列中哺乳动物基因组序列中1%1%产生的转录产生的转录本是可编码蛋白本是可编码蛋白,而有而有4%4%9%9%产生的转录本是产生的转录本是lnc lnc RNA,RNA,其中许多其中许多 lnc RNAlnc RNA仅在特定的发育阶段出现仅在特定的发育阶段出现,或具有组织或细胞特异性或具有组织或细胞特异性,还有很多还有很多lnc RNAlnc RNA具有
7、具有保守的二级结构、剪切形式以及精确的亚细胞定保守的二级结构、剪切形式以及精确的亚细胞定位。位。6.Lnc RNA6.Lnc RNA既有顺式调控作用,又有反式调控作用。既有顺式调控作用,又有反式调控作用。lncRNA的功能的功能162022-12-201 1、在编码蛋白基因的上游启动子区转录、在编码蛋白基因的上游启动子区转录,从而干扰邻近蛋白编码基因的表从而干扰邻近蛋白编码基因的表 达达(如酵母中的如酵母中的SER3SER3基因基因 ););2 2、抑制、抑制RNARNA聚合酶聚合酶,或介导染色质重构和组蛋白修饰或介导染色质重构和组蛋白修饰,而影响基因表达而影响基因表达;3 3、与编码蛋白基因
8、的转录本形成互补双链、与编码蛋白基因的转录本形成互补双链,进而干扰进而干扰mRNAmRNA的剪切的剪切,产生不产生不 同的剪切形式同的剪切形式;4 4、与编码蛋白基因的转录本形成互补双链、与编码蛋白基因的转录本形成互补双链,在在DicerDicer酶作用下产生内源性酶作用下产生内源性 的的siRNA(siRNA(小干扰小干扰RNA),RNA),调控基因的表达水平调控基因的表达水平;5 5、结合在特定蛋白质上调节相应蛋白的活性、结合在特定蛋白质上调节相应蛋白的活性;6 6、作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体、作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体;7 7、结合在特定蛋白上从而改变该蛋白的
9、胞质定位、结合在特定蛋白上从而改变该蛋白的胞质定位;8 8、可作为小分子、可作为小分子RNA(RNA(如如miRNAmiRNA、piRNApiRNA、mascRNAmascRNA)的前体分子(如图)。的前体分子(如图)。lnc RNA的作用方式的作用方式172022-12-2018OutlineslncRNA的定义的定义lncRNA的来源的来源lncRNA的分类的分类lncRNA的功能及作用分析的功能及作用分析lncRNA对基因的调控对基因的调控lncRNA与临床疾病与临床疾病192022-12-20 目前发现的参与哺乳动物基因活动的目前发现的参与哺乳动物基因活动的lnc RNAlnc RNA
10、已有上已有上千个千个,其调控基因表达的机制存在共性。其调控基因表达的机制存在共性。一般来说一般来说,lnc RNA,lnc RNA主要从主要从3 3个层面个层面实现对基因表达的实现对基因表达的调控。调控。调控基因表达调控基因表达其他其他转录调控转录调控表观遗传学表观遗传学转录后调控转录后调控20一、表观遗传调控一、表观遗传调控 2022-12-20 哺乳动物哺乳动物lncRNAlncRNA介导的表观遗传改变的研究最早介导的表观遗传改变的研究最早源于源于基因组印记基因组印记(genomic printing)(genomic printing)和和X X染色体失活染色体失活 (X chromos
11、ome inactive)(X chromosome inactive)两个方面两个方面,分别与分别与H19H19和和XistRNAXistRNA密切相关。密切相关。近十年研究证实近十年研究证实lncRNAlncRNA与表观遗传调控密切相关与表观遗传调控密切相关,并并且发现了许多新的与基因调控有关且发现了许多新的与基因调控有关lncRNAlncRNA。211.基因组印记 2.X染色体失活 221.1.基因组印记基因组印记 2022-12-20 基因组印记基因组印记,通常为共价标记的通常为共价标记的DNADNA甲基化甲基化 (也可以也可以是非共价标记是非共价标记,如如DNA-DNA-蛋白质和蛋白
12、质和DNA-RNADNA-RNA交互作用交互作用,核基因核基因组定位等组定位等),),还包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。还包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。虽然印记基因只占人类基因组的不到虽然印记基因只占人类基因组的不到5%,5%,但在胚胎、但在胚胎、胎儿的生长和出生后的发育中却起着至关重要的调节作用胎儿的生长和出生后的发育中却起着至关重要的调节作用,对行为和大脑的功能也有很大的影响。对行为和大脑的功能也有很大的影响。232022-12-20 DNA DNA 甲基化参与基因印记的建立和维持甲基化参与基因印记的建立和维持,它发生在它发生在生殖细生殖细胞的印记控制区胞的印记控制区 (ICR)(ICR
13、)。目前对这一领域的研究基本上是针对两个基因印记区目前对这一领域的研究基本上是针对两个基因印记区:1717号染色体近端的号染色体近端的IGF2IGF2受体受体(Igf2r)(Igf2r)区和区和7 7号染色体远端的号染色体远端的Kcnq1Kcnq1区区,lncRNA lncRNA 在这些印记位点发挥重要作用。在这些印记位点发挥重要作用。LncRNA LncRNA 在印记区介导在印记区介导等位基因沉默。等位基因沉默。242022-12-20 目前已知的是目前已知的是,高达半数的哺乳动物基因都能转录高达半数的哺乳动物基因都能转录,而其中大部分转录产物是非编码而其中大部分转录产物是非编码RNARNA
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