正如宇宙间存在既看不到也感觉不到的“暗物质”、“暗能量”一样,在生命体这个“小宇宙”中,也存在神秘的“暗物质”——非编码RNA(核糖核酸)。中国科学技术大学教授单革的一项最新研究表明,这些以前被认为是“垃圾”的RNA,参与了物种间的基因调控。《自然—通讯》日前在线发表了这一研究成果。
RNA是一类重要的生命物质,其中,编码RNA的功能是作为合成蛋白质的模板;而生物体内大量的RNA是不编码蛋白质的非编码RNA,人类基因组转录产物的90%以上为非编码RNA。以往的研究认为,非编码RNA不编码蛋白质,属于“垃圾”RNA。而随着研究的深入,科学家逐渐发现,非编码RNA含有丰富的信息,是生命体中有待探索的“暗物质”。目前已发现很多非编码RNA具有的重要生物学功能。同时,越来越多的证据表明,一系列重大疾病的发生发展与非编码RNA调控失衡相关。
单革实验室对非编码RNA进行了深入研究,首次发现细菌利用自身产生的非编码RNA,以类似RNA干扰的方式来调控线虫的基因表达。而此前的研究都是利用人工设计的非编码RNA在线虫中进行RNA干扰实验。
他们发现,大肠杆菌在不利条件下会利用自身产生的非编码RNA来“对抗”取食它的秀丽线虫。当大肠杆菌暴露于空气中时,受到氧化胁迫,便会表达某种非编码RNA,线虫食用了含有这种非编码RNA的大肠杆菌后,其嗅觉基因会受到下调,嗅觉变得迟钝,从而减少对大肠杆菌的取食。而当大肠杆菌处于低于25℃条件下,其产生的另一非编码RNA将会对食用大肠杆菌的线虫的一个寿命基因进行调控,使线虫的寿命变短。研究结果表明,非编码RNA参与了物种间的基因调控,也暗示非编码RNA可能参与了物种间的共进化。
单革表示,该研究对进一步认识非编码RNA的功能和机理具有一定的启示意义,相信在未来的研究中,对非编码RNA这一“暗物质”将会有更多的发现。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1038/ncomms2071
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Escherichia coli noncoding RNAs can affect gene expression and physiology of Caenorhabditis elegans
Huijie Liu; Xueren Wang; Horng-Dar Wang; JinJing Wu; Jing Ren; Lingfeng Meng; Qingfa Wu; Hansheng Dong; Jing Wu; Tzu-Yu Kao; Qian Ge; Zheng-xing Wu; Chiou-Hwa Yuh; Ge Shan
Food and other environmental factors affect gene expression and behaviour of animals. Differences in bacterial food affect the behaviour and longevity of Caenorhabditis elegans. However, no research has been carried out to investigate whether bacteria could utilize endogenous RNAs to affect C. elegans physiology. Here we show that two Escherichia coli endogenous noncoding RNAs, OxyS and DsrA, impact on the physiology of C. elegans. OxyS downregulates che-2, leading to impairment in C. elegans chemosensory behaviour and DsrA suppresses diacylglycerol lipase gene F42G9.6, leading to a decrease in longevity. We also examine some genes in the C. elegans RNA interference pathway for their possible involvement in the effects of OxyS and DsrA. Other bacteria, such as Bacillus mycoides, may also utilize its noncoding RNAs to interfere with gene expression in C. elegans. Our results demonstrate that E. coli noncoding RNAs can regulate gene expression and physiological conditions of C. elegans and indicate that noncoding RNAs might have interspecies ecological roles.