研究揭示了长链非编码RNA调节细胞过程的重要性

过去十年的科学研究几乎只集中在基因组中2%的蛋白质编码区域，实际上忽略了其他98%的非编码遗传物质，这是一个巨大的宇宙，以前被认为只是“垃圾”。现在，由贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)的研究人员领导的一个团队揭示了一种称为长非编码RNA (lncRNA)的类型，可能对以组织特异性方式控制细胞成分至关重要。今天发表在杂志网络版上自然这项新研究指出了lncRNA在帮助控制肌肉再生和癌症相关过程中的关键作用。

长链非编码rna似乎以类似于编码信使rna的方式从我们的DNA中转录，但不被翻译成蛋白质。虽然lncRNA分子不产生相应的长蛋白质，但研究人员想知道这些分子中是否含有可以编码非常短的蛋白质或多肽的序列片段。

该研究的资深作者、BIDMC癌症中心和癌症研究所主任Pier Paolo Pandolfi博士说:“这种小的、隐藏的多肽是否具有实际功能，还是代表细胞内的‘翻译噪声’，目前还相对不清楚。”“我们的团队开始试图了解lncRNA分子在多大程度上实际上可以编码功能多肽，以及这些多肽有多重要。”

研究人员使用计算分析来预测可能由已知lncRNA分子编码的潜在多肽，然后他们使用质谱来确定这些假定的多肽是否实际表达。Pandolfi解释说:“通过这种方法，我们实际上识别出了许多表达的隐藏多肽，并继续描述其中一个特别的多肽。”这种特殊的lncRNA分子被称为LINC00961，编码90个氨基酸的多肽。

多种分子和生化实验表明，LINC00961编码的多肽在调节mTORC1蛋白复合物的活性方面发挥了重要作用，mTORC1蛋白复合物是细胞内营养可用性的关键传感器。该复合物还调节多种细胞过程，包括翻译、代谢、细胞生长和增殖，其功能的改变可导致癌症等疾病。因为LINC00961多肽似乎特异性地阻断了mTORC1感知氨基酸刺激的能力，研究人员将其命名为lncRNA SPAR(氨基酸反应的小调节多肽)编码的肽。

Pandolfi和他的团队发现编码lncRNA的SPAR在包括肌肉在内的许多组织类型中高度表达。在小鼠身上进行的实验表明，通过对mTORC1的影响，SPAR多肽有助于调节肌肉损伤后的再生和修复能力。具体来说，在小鼠肌肉损伤后，LINC00961的表达被阻断，导致SPAR水平降低，mTORC1活性增加，促进组织再生。

“我们使用的实验方法允许我们消除SPAR多肽的表达，同时保持宿主lncRNA的表达，”该研究的主要作者Akinobu Matsumoto博士说，他是BIDMC癌症中心的研究员和该研究的主要作者。“我们能够将这种功能归因于lncRNA的编码功能，而不是它可能具有的任何非编码功能。”研究结果表明，限制受伤肌肉中SPAR表达的治疗策略可能促进组织更快的再生。

结果表明lncrna可能具有不同的作用和功能。尽管lncrna可能不编码大蛋白，但它们可能产生小的多肽，可以微调critical的活性蜂窝组件．这些发现还扩大了人类基因组中应该研究和注释的肽编码基因的库。

该研究还提供了关于mTORC1活性如何调节以满足特定组织的不同需求的见解。“从治疗的角度来看，靶向这种调节剂的能力具有很大的优势，允许控制表达这种调节剂的细胞或组织中的mTORC1活性，同时不影响其在其他组织和细胞类型中的活性和功能，”合著者John Clohessy博士解释说，他是BIDMC医学讲师和Pandolfi研究团队的高级成员。事实上，许多lncrna的一个关键特征是它们的表达通常具有高度的组织特异性。因此，靶向lncRNA分子编码的小多肽可能提供了以组织特异性方式调节常见细胞成分的关键。

由于mTORC1复合物在癌症等情况下经常被解除调控，研究小组现在正在寻求确定SPAR是否可以影响mTORC1的其他细胞功能，这些功能可能涉及不同的疾病。潘多尔菲说:“我们对这一发现感到非常兴奋。“它代表了一种新的、令人吃惊的机制，通过这种机制，重要的感觉通路可以在细胞内得到调节。我们相信，它将对我们未来如何设计疗法和治疗方法产生重要影响。”

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