中科院研究发现大量新非编码RNA

　　

生物通报道：最近，来自中科院生物物理所的科学家对模式生物——线虫基因组内含子中大量非编码蛋白的小RNA进行了深入的分析。他们确定了100个以前从未发现过的转录产物，其中包含了2个新的类别。他们的研究进一步了解了线虫基因组的结构与非编码RNA的转录调节，并且更加明确了非编码RNA在发育过程中起到重要的作用。这项研究成果发表在1月的Genome Research上，这本杂志04年的影响因子约为10。

据文章通讯作者陈润生教授介绍：“近年来发现非编码RNA在许多不同的细胞过程中起到重要的作用。在线虫中，除去最近人们研究的microRNA或者其它一些已知在转录调节过程中起到重要作用的小分子RNA，小的非编码RNA（比如：ncRNA）都没有进行过广泛的研究。”

利用一种新的、高通量克隆小的全长ncRNA方法，陈教授实验室成功分离并鉴定出161种转录产物。采用的新克隆方法在检测ncRNA上有非常出色的表现，比起现有方法检测效率更高。陈教授称：“根据过去发表论文介绍，检测率仅约为3％，但是我们的方法检测率可以达到30％，足足提高了10倍。这就好像是从一款1908年的T型福特车‘呼’一声飙升到法拉利一样！”

在新发现的161个转录产物中，100个是从未发现过的，61个是已知或者预测到的。在100个新基因中，30个没有已知功能，另外70个属于常见的小核RNA（small nucleolar RNA, snoRNA）。根据测序结果和结构特征，研究人员对30个未知功能RNA中超过半数进行了分类，它们可以归为2个新的类别：柄部突出RNA（stem-bulge RNA, sbRNA）和小核样RNA（small nuclear-like RNA, snlRNA）。这两类RNA都在线虫发育晚期表现出转录量上升的趋势，表明它们可能在这一阶段行使功能。

线虫基因组组成中的snoRNA和其它ncRNA与其它动物的十分不相同，这是它十分有趣的一个地方。其它多细胞动物的基因组中，大部分snoRNA发现于受到独立启动子调控的内含子中；而线虫的snoRNA位点可能在基因间（intergenic）或者是基因内存在（含有或不含有启动子）；而植物的snoRNA则主要以基因间形式存在的。其它的ncRNA无论在动物或植物中都主要定位于基因间区域。陈教授的研究表明许多这些其它ncRNA是定位于一个编码蛋白基因内部，并受到独立启动子元件的调控。

研究人员预测在线虫里大约存在2700个ncRNA基因。对这些非编码转录组研究的巨大潜力在于：在高等生物中，它可能对稀疏的编码蛋白基因之间产生的调控间隙进行填补。从单细胞的酵母、上千个细胞的线虫到上万亿个细胞的哺乳动物，它们的编码蛋白基因数目差别仅在6000、19000和25000。研究人员认为非编码RNA的调节可以解释这种矛盾的现象，也解释了高等生物所发展的高度生物复杂性（生物通记者 谢菲）。

Organization of the Caenorhabditis elegans small non-coding transcriptome: Genomic features, biogenesis, and expression 
Wei Deng1, Xiaopeng Zhu1,5, Geir Skogerb2, Yi Zhao2, Zhuo Fu1, Yudong Wang1, Housheng He1,5, Lun Cai2,5, Hong Sun1,5, Changning Liu2,5, Biao Li1,3,5, Baoyan Bai1,5, Jie Wang1,5, Dong Jia1, Shiwei Sun2,5, Hang He1,5, Yan Cui4, Yu Wang6, Dongbo Bu2 and Runsheng Chen1,2,3,7 
1 Bioinformatics Laboratory, Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2 Bioinformatics Research Group, Key Laboratory of Intelligent Information Processing, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Science, Beijing 100080, China; 3 Chinese National Human Genome Center, Beijing 100176, China; 4 Department of Molecular Sciences/Center of Genomics and Bioinformatics, University of Tennessee Health Science Center, Memphis, Tennessee 38163, USA; 5 Graduate School of the Chinese Academy of Science, Beijing 100080, China; 6 School of Oncology of Peking University, Beijing Cancer Hospital, Beijing 100036, China 

Abstract：Recent evidence points to considerable transcription occurring in non-protein-coding regions of eukaryote genomes. However, their lack of conservation and demonstrated function have created controversy over whether these transcripts are functional. Applying a novel cloning strategy, we have cloned 100 novel and 61 known or predicted Caenorhabditis elegans full-length ncRNAs. Studying the genomic environment and transcriptional characteristics have shown that two-thirds of all ncRNAs, including many intronic snoRNAs, are independently transcribed under the control of ncRNA-specific upstream promoter elements. Furthermore, the transcription levels of at least 60% of the ncRNAs vary with developmental stages. We identified two new classes of ncRNAs, stem-bulge RNAs (sbRNAs) and snRNA-like RNAs (snlRNAs), both featuring distinct internal motifs, secondary structures, upstream elements, and high and developmentally variable expression. Most of the novel ncRNAs are conserved in Caenorhabditis briggsae, but only one homolog was found outside the nematodes. Preliminary estimates indicate that the C. elegans transcriptome contains 2700 small non-coding RNAs, potentially acting as regulatory elements in nematode development. 

陈润生教授 简历：

1964年毕业于中国科技大学生物物理系； 
1978到1980年在吉林大学理论化学进修班学习； 
1985-1987 获洪堡奖学金在德国纽伦堡大学从事量子生物学研究； 
1994年到2003年作为访问学者或访问教授先后在香港中文大学；美国加州洛杉矶大学；美国哈佛大学；日本大阪大学蛋白质研究所；台湾理论科学中心等从事合作研究。 

研究工作摘要： 
是我国最早从事理论生物学和生物信息学研究的科研人员之一。二十多年来在生物信息学领域进行了系统的研究，曾参加我国第一个完整基因组泉生热袍菌 B4基因组序列的组装和基因标识，曾参加人类基因组1%和水稻基因组工作草图的研究。共发表学术论文100余篇，自1996年以来在国际学术会议上共作大会报告及分组会报告十余次。由于其在基因组信息学领域的早期工作，1996年 9月29日至10月3日在日本筑波召开的第十五届国际科学技术数据委员会(CODATA)大会上应邀作“Kotani Memorial Lecture”，同时获得“小谷正雄 ”奖 (“ Kotani Prize ”，生物领域 )。