在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院怀特海德研究所(Whitehead Institute)的研究人员证实产生信使RNA(messenger RNA, mRNA)的DNA转录也在它的相反方向上进行,从而产生相对应的长链非编码性RNA(long noncoding RNA, lncRNA).再者,当干细胞分化为其他细胞类型时,这些mRNA和lncRNA是通过协同性转录产生的.这一令人吃惊的发现可能重新定义我们对基因组成和调节的理解.相关研究结果于2013年2月4日在线发表在PNAS期刊上,论文标题为"Divergent transcription of long noncoding RNA/mRNA gene pairs in embryonic stem cells".
怀特海德研究所研究员Richard Young说,"令我吃惊的是,基因成对出现.对人干细胞内有活性的2万个蛋白编码基因中的任何一个而言,位于上游的lncRNA基因也被转录.尽管人们已付出大多数努力来研究蛋白编码基因,但是我们一直忽视了一个概念：所有的蛋白编码基因都是以mRNA/lncRNA成对的形式出现.如果人们激活mRNA基因,那么也将激活lncRNA基因."
迄今为止,科学家们一直认为转录复合物通过结合启动子而附着到DNA上,并且只是沿着DNA的一个方向移动从而将蛋白编码基因转录为mRNA.其他非蛋白编码的RNA(包括lncRNA)也是通过转录产生的,尽管它们在基因表达调节、发育和疾病中发挥着重要的作用,但是科学家们对lncRNA转录是如何启动的或者大多数lncRNA基因在基因组上的位置知之甚少.
通过研究人胚胎干细胞和小鼠胚胎干细胞,研究人员吃惊地发现大多数lncRNA位于mRNA基因的附近,大约65%的lncRNA转录起始于与这些mRNA基因相关联的活跃启动子,而且这种转录沿着与启动子相反的方向朝上游开展.
当转录复合物附着到启动子上时,正如它沿着一个方向移动并转录mRNA一样,它也沿着相反方向移动并转录附近的lncRNA.
研究人员也注意到当胚胎干细胞开始分化为其他细胞类型时,mRNA/lncRNA基因对以相同的方式受到调节,即成对的mRNA和lncRNA一起上调转录或下调转录.这进一步证实mRNA转录和lncRNA转录之间的关系。（生物谷Bioon.com）
DOI:10.1073/pnas.1221904110
PMC:
PMID：
Divergent transcription of long noncoding RNA/mRNA gene pairs in embryonic stem cells
Alan C. Mullena,b,1,Benoit Molinieb,1,Sumeet Guptaa,1,David A. Orlandoa,1,Matthew G. Guenthera,1,Albert E. Almadac,d,Charles Lina,c,Phillip A. Sharpc,d,Cosmas C. Giallourakisb,e,2, and Richard A. Younga,c,2
Many long noncoding RNA (lncRNA) species have been identified in mammalian cells, but the genomic origin and regulation of these molecules in individual cell types is poorly understood. We have generated catalogs of lncRNA species expressed in human and murine embryonic stem cells and mapped their genomic origin. A surprisingly large fraction of these transcripts (>60%) originate from divergent transcription at promoters of active protein-coding genes. The divergently transcribed lncRNA/mRNA gene pairs exhibit coordinated changes in transcription when embryonic stem cells are differentiated into endoderm. Our results reveal that transcription of most lncRNA genes is coordinated with transcription of protein-coding genes.
