從細(xì)菌到真核單細(xì)胞，從真核單細(xì)胞到復(fù)雜生命，在物種進(jìn)化的時(shí)間長(zhǎng)河里，生命體中每一個(gè)可能導(dǎo)致物種演變的功能“單位”都值得科學(xué)家探究。細(xì)胞中廣泛地存在功能未知的“暗物質(zhì)”——長(zhǎng)非編碼RNA，中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所，簡(jiǎn)稱分子細(xì)胞卓越中心）陳玲玲研究組的最新研究發(fā)現(xiàn)，基因組來源相同的長(zhǎng)非編碼RNA在不同物種細(xì)胞內(nèi)的“坐標(biāo)”定位和功能都存在顯著不同，首次揭示了長(zhǎng)非編碼RNA物種差異“加工”機(jī)制決定功能多樣化，為深入理解長(zhǎng)非編碼RNA的進(jìn)化及功能提供了新思路。相關(guān)論文4月6日深夜發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。

　　研究人員通過系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)非編碼RNA的加工、定位及其功能在人、猴、鼠來源的胚胎干細(xì)胞內(nèi)存在著明顯的差異。例如，雖然長(zhǎng)非編碼RNA——FAST（中文名“極速”）在人、猴、鼠胚胎干細(xì)胞中都表達(dá)，但其在干細(xì)胞內(nèi)的“坐標(biāo)”定位明顯不同，因此對(duì)干細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控也存在進(jìn)化的差異。人FAST存在于長(zhǎng)非編碼RNA的重要“消費(fèi)市場(chǎng)”——細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，通過參與細(xì)胞信號(hào)通路的調(diào)控幫助胚胎干細(xì)胞維持自我更新；而鼠Fast則累積于長(zhǎng)非編碼RNA的主要“生產(chǎn)工廠”——細(xì)胞核內(nèi)，因此無法參與細(xì)胞信號(hào)通路的調(diào)控，對(duì)胚胎干細(xì)胞自我更新的維持“毫無建樹”。

　　進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，物種差異的長(zhǎng)非編碼RNA加工導(dǎo)致了FAST在人、猴、鼠細(xì)胞內(nèi)的定位及功能演變，而深入的機(jī)制研究則表明長(zhǎng)非編碼RNA的物種差異加工由蛋白質(zhì)PPIE決定。PPIE在長(zhǎng)非編碼RNA的主要“生產(chǎn)工廠”——細(xì)胞核內(nèi)控制長(zhǎng)非編碼RNA的加工成熟。該蛋白質(zhì)在鼠胚胎干細(xì)胞中數(shù)量較多，在關(guān)鍵步驟嚴(yán)格限制了鼠Fast的加工成熟，導(dǎo)致大量不成熟的鼠Fast滯留于細(xì)胞核內(nèi)；而在人胚胎干細(xì)胞中，PPIE數(shù)量顯著減少，使更多的人FAST得以加工并到達(dá)“消費(fèi)市場(chǎng)”——細(xì)胞質(zhì)發(fā)揮功能，參與干細(xì)胞的自我更新維持。在猴胚胎干細(xì)胞中，PPIE的數(shù)量、FAST和其它長(zhǎng)非編碼RNA在細(xì)胞內(nèi)的“坐標(biāo)”定位和功能更趨向于人胚胎干細(xì)胞，這也與人猴在進(jìn)化上比猴鼠更近的事實(shí)相符。

　　該研究首次發(fā)現(xiàn)了物種差異加工導(dǎo)致的長(zhǎng)非編碼RNA在細(xì)胞內(nèi)的“坐標(biāo)”定位及功能的區(qū)別，揭示了一類基因組位置一致、但是物種加工和定位不同的長(zhǎng)非編碼RNA，并闡明了物種差異加工和定位導(dǎo)致的功能進(jìn)化演變，豐富了人們對(duì)長(zhǎng)非編碼RNA表達(dá)調(diào)控、定位和功能多樣性的認(rèn)識(shí)，為深入研究長(zhǎng)非編碼RNA功能與物種進(jìn)化過程中適應(yīng)性演變提供了新的理論基礎(chǔ)。

　　分子細(xì)胞卓越中心陳玲玲研究組博士研究生郭純潔和中國科學(xué)院-德國馬普計(jì)算生物學(xué)伙伴研究所楊力研究組博士研究生馬旭凱為該論文的共同第一作者，陳玲玲研究員為該論文通訊作者。該項(xiàng)工作得到來自中科院、科技部、基金委和HHMI國際研究員的經(jīng)費(fèi)支持。

　　原載于中國科技網(wǎng) 2020年4月7日

　　作者：王春 林濱霞