Science、EMBO重要发现：编码蛋白质的lncRNAs

　　

生物通报道  不久之前，研究人员还认为RNA分为两类：生成蛋白质的编码RNAs和发挥结构作用的非编码RNAs。发现小分子RNAs开启了全新的研究领域。然而现在研究人员兜了个圈又回到了原地，推测一些长链非编码RNAs可能生成了具有生物功能的小蛋白（延伸阅读：Nature重要论文：阐析生物学“暗物质”）。近期发表在《EMBO Journal》杂志上的一项研究描述了，研究人员利用核糖体作图（ribosome profiling）鉴别出了有可能生成小蛋白肽的几百种长链非编码RNAs。

研究的主要作者之一、耶鲁大学医学院教授Antonio Giraldez说：“我们利用核糖体作图在人类和斑马鱼的一些长链非编码RNAs中鉴别出了数百个开放阅读框，这些长链非编码RNAs有可能生成了一些功能性的蛋白质。”

核糖体作图使得科学家们可以测量RNA翻译为蛋白质的量。一些构成RNA的暴露核苷酸没有受到蛋白质生成机器核糖体的保护，核酸酶会破坏这些核苷酸之间的键。剩下的就是会生成蛋白质的RNA。借助这种方法可对核酸酶消化后核糖体保护的信使RNA片段进行直接定量。

研究人员通过组合高分辨率的核糖体作图及Giraldez实验室开发的生物信息学工具ORFScore，显影了与RNA上密码子相对应的每个核糖体三核苷酸的翻译和移动情况。

Giraldez说：“同时利用依赖于生物信息学工具micPDP的第二种计算方法对于我们的研究至关重要。micPDP揭示出核糖体作图鉴别的一些RNAs与进化过程中保守的一些肽相对应。这强有力地表明了，在这些动物中这些基因编码了具有特异动能的蛋白质。”

在进一步验证过程中，研究人员利用质谱法对这些RNAs编码的近100种肽进行了检测并确定了其特征。

直到最近，人们都认为长链非编码RNAs仅限于一些较平凡但重要的结构作用，这些作用对于支持细胞功能必不可少。“我们认为在早期的研究中漏掉这些小功能肽的主要原因在于，一些假设是在将某些功能归于大量基因的情况下生成。短开放阅读框数量如此众多，设计标准的基因组注释方法会漏掉一些短开放阅读框，”论文的主要作者之一、柏林医学系统生物学研究所主任Nikolaus Rajewsky教授说。

自然中存在许多的短肽，例如神经肽类或胰岛素，但不同于由长链非编码RNAs生成的小肽，它们是由较大的前体蛋白加工至最终的大小。近期出现了有关长链非编码RNAs生成的一些小肽活性的首批报道。在《科学》（Science）杂志上，Schier和同事们报道称，一种小肽发挥信号作用促进了早期鱼胚胎中的细胞运动。这种由长链非编码RNAs生成的Toddler蛋白，发挥了G蛋白偶联受体激活子作用。早先的一项研究表明，在果蝇和面粉甲虫中由tarsal-less/polished rice/mille-pattes基因生成的一种长链非编码RNA编码了一些控制上皮形态发生的小肽。

“我们鉴别出了数以百计的翻译小开放阅读框，显著扩增了编码微肽的脊椎动物基因，为调查它们的现实功能提供了一个入口，”Giraldez说。

“这些研究中报告的一些肽预测结果是诱人的，但这还只是第一步。随着研究团体探讨这些预测肽的功能，事情应该会变得很有趣。我想在未来的数年里我们将听到许多有关这一新肽世界的信息，”新加坡分子和细胞生物学研究所Stephen M. Cohen教授说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Identification of small ORFs in vertebrates using ribosome footprinting and evolutionary conservation. The EMBO Journal, April 2014 DOI: 10.1002/embj.201488411

Toddler: An Embryonic Signal That Promotes Cell Movement via Apelin Receptors. Science, 2014; 343 (6172): 1248636 DOI: 10.1126/science.1248636