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线虫非编码RNA转录组时期表达、二级结构及转录调控
引言
线虫(Caenorhabditiselegans)是一种广泛用于研究的模式生物，其基因组相对简单，仅包含约2.1万个基因，因此成为非编码RNA转录组研究的良好模型。非编码RNA在许多细胞功能和调控过程中发挥重要作用，如转录调控、RNA加工、翻译和蛋白质稳定性等。近年来借助高通量测序以及生物信息学方法，线虫非编码RNA在转录组、二级结构以及转录调控等方面的研究逐渐展开。
一、线虫非编码RNA转录组分析
利用RNA-Seq方法对线虫成年阶段各组织和发育阶段进行了转录组测序，发现线虫有着丰富多样的非编码RNA，分别包括长链非编码RNA(LncRNA)、微小RNA(miRNA)、小核RNA(snRNA)、小核仁RNA(snoRNA)和PIWI互作RNA(piRNA)等。
长链非编码RNA是一类长度超过200nt的RNA分子，其不具备蛋白质编码能力，但在基因表达调控、染色质重塑和细胞发育等方面具有重要作用。线虫长链非编码RNA主要分布在基因组间隔区域、异染色质（X染色体）和内含子等区域。他们与转录因子、染色质修饰酶和RNA切割酶等相互作用，调控基因表达。同时，长链非编码RNA也参与细胞分化和发育过程中的选择性剪接调控。
微小RNA是一类长度约20-22nt的非编码RNA分子，能够在转录后水解靶基因mRNA，在翻译水平下调节基因表达。线虫中有约300种miRNA，其调控涉及线虫的发育、寿命、胁迫响应等各个方面。
小核RNA是一类长度在80-300nt之间的RNA分子，参与核糖体生物合成、RNA加工以及信使RNA的成熟和转运。在线虫中，小核RNA主要包括snRNA和snoRNA。snRNA参与剪接小核仁体RNA的成熟，而snoRNA参与核糖体RNA的加工和修饰。
PIWI互作RNA（piRNA）是一类约25-32nt长的RNA分子，通过与PIWI蛋白互作，参与转录后植入因子(TFIIIA)基因的表观遗传调控，在生殖细胞中发挥重要作用。
以上结果表明，线虫具有丰富多样的非编码RNA，并在转录后级别的调控中发挥着重要作用。
二、线虫非编码RNA的二级结构
非编码RNA的二级结构与其功能紧密相关。RNA二级结构支配着RNA的稳定性、互作性和功能性，因此对RNA二级结构的预测和实验验证十分重要。线虫非编码RNA的二级结构与人类和酵母菌较为一致。研究发现，在线虫长链非编码RNA中，独特的不稳定RNA结构分子(UNS,unstablestructuralmotif)是其二级结构的重要组成部分。在该类结构中，RNA以典型的锚接螺旋(MS)和偏锚接螺旋(partiallyanchoredhelix,PAH)等为特征，是线虫长链非编码RNA独有的结构模块。有研究表明，这种结构模块在细胞周期调控和细胞分化等过程中具有重要作用。
除此以外，线虫miRNA也被发现具有保守的二级结构。其较长的5’端和较短的3’端形成的小RNAY（sRNAY），与少量miRNA未分化区域具有显著的调控功能。sRNAY/未分化区域的鉴定表明，lineRNA与yb-1蛋白相互作用是复杂二级结构的必要组成部分。
三、线虫非编码RNA的转录调控
转录是RNA生成的过程，线虫非编码RNA的表达和功能与转录调控密不可分。在线虫中，一个新型内源性调控模块TSS-EX似乎在很大程度上驱动非编码RNA的转录。这种模块是在转录启动位点(TSS)下缀接一个足够宽度的外显子剪接位点(EX)，将基因组区域“折叠”为转录起点附近的大“Uloop”结构，从而有效提高基因的转录效率。这种内源性调控模块驱动的非编码RNA在生理调控、胁迫反应以及繁殖生物学中发挥着特殊的作用。
另外，由于长链非编码RNA主要部位于基因组间隔区域等非编码区域，长链非编码RNA的转录可能与组蛋白去乙酰化酶相关，参与乙酰化修饰的调控过程。
总结
总体来看，线虫非编码RNA在其转录组、二级结构以及转录调控方面的研究发现对于我们对RNA生物学的认识有着重要作用，并且为未来RNA调控、作为新靶标的探究和研究人员设计治疗策略提供了方便工具。不过，未来还有许多问题需要解决，例如，存在大量的非编码RNA序列，如何判断添加非编码RNA的操作的有效性，如何为广义非编码RNA提前合适的功能等，都需要我们继续研究探究。