Cell经典回顾：四种非编码RNA精密协作网络调控哺乳动物大脑

来源：iNature

概要

非编码RNA（Non-coding RNA）是指不编码蛋白质的RNA。其中包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA和microRNA 等多种已知功能的RNA，还包括未知功能的RNA。

这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA 水平上就能行使各自的生物学功能了。

非编码RNA 从长度上来划分可以分为3类：

小于50 nt，包括microRNA，siRNA，piRNA；

50 nt到500 nt，包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA 等等；

大于500 nt，包括长的mRNA-like 的非编码RNA，长的不带polyA 尾巴的非编码RNA等等。

2018年6月7号，霍华德·休斯医学研究所的研究人员们在Cell在线发表了题为“A Network of Noncoding Regulatory RNAs Acts in the Mammalian Brain”的研究论文。

论文揭示了一个以四个ncRNA为中心的调控网络 ：

一个长ncRNA，一个环形RNA和两个microRNA，来调控哺乳动物的大脑。

microRNAs(MiRNAs)是丰富的，大小在22个nt(核苷酸)RNA，通过与mRNAs的碱基配对来调控基因表达，从而诱导mRNA的衰变和抑制翻译。

大多数miRNAs非常稳定，这种稳定性归因于它们在效应蛋白Argonaute内的组织，该蛋白保护它们不受细胞内裸露单链RNA降解的外核酶的影响。尽管如此，某些miRNAs在构成上或对神经元兴奋或生长因子的反应中都是不稳定的。

三种不同类型的非编码RNA所汇聚成的一个精密网络

miRNAs不稳定的一种方法是通过目标RNA导向的miRNA降解(TDMD)。与miRNA有广泛互补性的人工目标可以通过ploy尾(添加未模板化核苷酸)和修剪miRNA 末端的过程触发TDMD。

在一些疱疹病毒中发现了天然TDMD触发器，它们利用这一机制促进特定宿主miRNAs的降解。此外，一份具有TDMD活性的细胞转录本限制了miR-29b在小脑颗粒神经元中的表达，并调节了小鼠和鱼类的行为。

Cyrano中的miR-7位点指定miR-7降解

长非编码RNA(IncRNAs)像mRNAs一样被转录和处理，但不编码功能性蛋白质。许多lncRNAs已经被注释过，但是很少有人知道它们的功能。

IncRNA Cyrano特别耐人寻味，因为它在脊椎动物中广泛保存，并且包含一个与miR-7 miRNA具有非常高互补性的位点。

另一类丰富而神秘的RNA是环状RNA(CircRNAs)，它是通过mRNA或INcRNA外显子的反向拼接而形成的。Cdr1as是最广泛的特征之一，Cdr1as在哺乳动物中保守，并抑制小鼠的神经元活动。

Cdr1as与miR-7有许多位点(在小鼠和人Cdr1as中分别有130个和73个位点)，与Cyrano配对的相同miRNA以及Cdr1as和Cyrano是人类和小鼠大脑中最常与miR-7交叉连接的两个RNA。在这里，研究人员发现Cyrano促进了成熟miR-7异常高效的破坏，从而使Cdr1as在大脑中积累。

Cyrano使Cdr1as在脑中积累

非编码RNA（ncRNA）越来越受到基因调控的重视。在这里，研究人员描述了一个以四个ncRNA为中心的调控网络 ：一个长ncRNA，一个环形RNA和两个microRNA。

在小鼠中使用基因编辑来探测破坏该网络关键组分的分子后果。lncRNA Cyrano使用一个广泛的配对位点与miR-7来触发这种微RNA的破坏。Cyrano导向的miR-7降解比先前描述的目标导向微RNA降解的例子要有效得多，后者主要来自于人工和病毒RNA的研究。

通过降低miR-7水平，Cyrano阻止miR-7靶向mRNAs的抑制，并使Cdr1as(一种已知的调节神经元活动的循环RNA)的积累成为可能。

如果没有Cyrano，过量的miR-7会导致神经元中Cdr1as的细胞质破坏，部分原因是第二个miRNA miR-671增强了Cdr1as的切片。因此，几种类型的ncRNA可以协作建立一个复杂的监管网络。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30634-2