灵长类动物大脑发育及老化过程中lncRNA的动态变化特征和调控解析 2017-07-17

大脑是生物体内结构和功能最复杂的器官,具有精巧和完善的信息处理系统。大脑的正常发育是其执行功能的基石,受到遗传和包括长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)在内的一系列表观遗传等多种因素的调控。尽管已有研究发现哺乳动物脑内lncRNA的种类和数量均十分丰富,而且表现出伴随进化由简至繁过程显著增加的趋势,但无论从表达分布、生成与代谢,还是功能方面,对lncRNA在神经系统中的认识仍然相当匮乏。

 

近日,中国科学技术大学生命科学学院汪香婷课题组与中科院昆明动物所李家立课题组等通力合作,揭示了lncRNAs在灵长类大脑发育和老化过程中的动态变化和作用。相关研究成果于2017年7月7日在美国冷泉港实验室主办的Genome Research杂志在线发表,题为: Annotation and cluster analysis of spatiotemporal- and sex-related lncRNA expression in Rhesus macaque brain.(http://genome.cshlp.org/content/early/2017/07/07/gr.217463.116)。该工作以猕猴为实验对象,通过RNA-seq和CAGE-seq深度测序,结合实验功能验证,发现灵长类动物脑组织lncRNA具有较mRNA更高的组织和性别差异;通过对不同年龄段RNA表达变化进行统计发现1岁到4岁间lncRNA与mRNA均发生明显表达变化,而10岁到20岁间的变化最为微弱。进一步的研究发现lncRNAs启动子区域的变化呈现出显著的性别差异和时空变化性状,揭示了一种之前未被发现的lncRNA调控系统,对大脑的发育和老化研究具有重要贡献。该论文第一作者为中科院昆明动物所博士生刘斯灵、助理研究员王正波和田仁荣,中科大博士生张博文和武汉生命之美生物公司陈栋博士;通讯作者为中科院昆明动物所李家立研究员、中国科大汪香婷研究员和武汉生命之美生物公司张翼博士。该项目得到非编码RNA重大研究计划首批培育项目和中科院百人计划等的支持。

 

2010年,RNA研究被Science杂志评选为21世纪第一个10年间的十大科学突破之首。许多研究表明lncRNA可作为分子信号、分子向导、支架或增强物等来调控基因的表达。我们的研究成果为进一步了解lncRNA在大脑结构和高级认知功能中的作用提供了新的实验依据,亦为与脑功能相关的神经系统疾病研究开辟了新型的靶标分子。现阶段,汪香婷课题组正在对前期工作中筛选出的一些重要lncRNA分子的生成、代谢与调控及其在中枢神经系统发育过程中的作用与分子机制进行深入研究。

 

(生命科学学院、科研部) 


     
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