长链非编码RNA的协同调控机制：揭示ZFAS1通过转录与转录后双重调控DICER1的癌症驱动作用

本研究针对长链非编码RNA(lncRNA)功能解析的重大挑战，开发了创新算法BigHorn，通过整合弹性结合模体推断与多组学数据，揭示了lncRNA通过协同调控转录(TR)和转录后(PTR)过程形成紧密靶标耦合的新机制。以癌症相关lncRNA ZFAS1为范例，证实其通过激活DICER1转录同时阻断mRNA降解的双重调控，模拟DICER1功能并影响microRNA(miRNA)组，为理解非编码基因组变异在癌症中的传播机制提供了新范式。

　　

在人类基因组中，数以万计的长链非编码RNA(lncRNA)如同暗物质般存在，虽然它们在多种癌症中表现出显著的表达失调，但绝大多数lncRNA的功能仍如谜团未解。这些分子长度超过200个核苷酸却不编码蛋白质，却能通过调控基因表达影响DNA修复、细胞增殖等关键过程。然而，传统研究方法难以系统揭示lncRNA的作用机制，特别是它们如何通过协调多层次的基因调控网络驱动癌症发展。

美国贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的Hua-Sheng Chiu(邱樺樺聲)团队在《Cell Genomics》发表的重要研究，开发了创新计算工具BigHorn，突破了lncRNA-DNA互作预测的瓶颈。这项研究不仅揭示了lncRNA通过"分子伴侣"机制同时调控靶基因转录和mRNA稳定性的新范式，更以癌症相关lncRNA ZFAS1为例，阐明了其通过双重调控DICER1影响microRNA生物发生的分子机制，为理解非编码基因组变异如何重塑癌症调控网络提供了全新视角。

研究人员采用多组学整合分析策略，结合CRISPR干扰(CRISPRi)筛选、染色质RNA纯化测序(ChIRP-seq)和RNA干扰(RNAi)等功能实验验证。通过对16种TCGA癌症类型、27,000余例样本的分析，以及HEK293T、ECC-1等细胞系的实验，系统解析了lncRNA的调控网络。

改进的lncRNA转录靶标推断方法BigHorn
研究团队开发的BigHorn算法创新性地采用弹性结合模体替代传统三链体规则，显著提高了lncRNA-DNA互作预测的准确性。通过分析核心启动子和开放染色质区域的富集情况，证实BigHorn预测的结合位点比传统方法更可靠。CRISPRi实验显示，BigHorn预测的靶基因在lncRNA沉默后更易出现表达失调，验证了其优越性。

lncRNA频繁通过协同转录和转录后调控靶标
研究发现约20%的lncRNA靶标受到协同调控，即同一lncRNA既调控靶基因转录又影响其mRNA加工。这类靶标与lncRNA的表达相关性更强，且在功能实验中更易验证。例如MALAT1、TUG1等lncRNA可协同调控数百个靶基因，形成紧密的表达耦合。

ZFAS1是癌症基因和通路的全癌协同调控因子
作为典型案例，ZFAS1被证实能同时激活DICER1转录并阻断其mRNA降解。实验显示沉默ZFAS1导致DICER1 mRNA和蛋白水平分别下降2倍和4倍。RNA-seq分析发现ZFAS1还独立调控千余个基因，影响增殖、DNA修复等癌症相关通路。

ZFAS1通过DICER1调控microRNA组
纳米线技术分析显示，ZFAS1沉默导致包括let-7家族在内的29种microRNA下调，与DICER1沉默表型高度重叠(ρ=0.60)，证实了ZFAS1通过DICER1间接调控microRNA组的机制。

ZFAS1抑制癌细胞和肿瘤增殖
功能实验表明，ZFAS1沉默促进多种癌细胞系增殖，加速小鼠异种移植瘤生长。辐射敏感性分析揭示ZFAS1调控DNA损伤修复基因，其结合位点富集于双链断裂(DSB)位点，提示其可能直接参与DNA修复。

这项研究建立了lncRNA协同调控的理论框架，证实了像ZFAS1这样的lncRNA可通过多层次调控网络放大致癌效应。BigHorn工具为系统解析lncRNA功能提供了新方法，而ZFAS1-DICER1调控轴的发现则揭示了非编码RNA如何作为"分子开关"协调癌症基因表达程序。这些发现不仅深化了对lncRNA生物学功能的理解，更为开发基于lncRNA的癌症诊断和治疗策略奠定了理论基础。