6月13日，Molecular & Cellular Proteomics在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所研究員楊福全團(tuán)隊(duì)和中科院院士陳潤(rùn)生團(tuán)隊(duì)，關(guān)于長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）編碼多肽的系統(tǒng)挖掘和鑒定的研究論文Deeply Mining a Universe of Peptides Encoded by Long Noncoding RNAs。

lncRNAs被認(rèn)為是一類(lèi)長(zhǎng)度大于200個(gè)堿基且不編碼蛋白的非編碼RNAs轉(zhuǎn)錄本。然而，研究表明，較多l(xiāng)ncRNAs轉(zhuǎn)錄本中的小開(kāi)放閱讀框（small open reading frame，smORFs）可以編碼多肽（smORF encoded polypeptides，SEPs），后者可廣泛參與肌肉形成、粘膜免疫、RNA脫帽及腫瘤增殖等生物學(xué)過(guò)程。考慮到lncRNAs轉(zhuǎn)錄本及其smORFs的龐大數(shù)量，SEPs或代表著一個(gè)被忽視且待開(kāi)發(fā)的富含蛋白質(zhì)活性調(diào)節(jié)因子的寶庫(kù)。因此，大規(guī)模地發(fā)現(xiàn)和鑒定SEPs并系統(tǒng)探索它的功能及其在生物進(jìn)化中的作用，可為揭示由非編碼RNA介導(dǎo)的遺傳信息傳遞方式和表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究，以及從一個(gè)不同于蛋白質(zhì)編碼基因的角度為基因組的結(jié)構(gòu)與功能注釋提供新的突破口。

SEPs的規(guī)模性發(fā)現(xiàn)和鑒定仍面臨挑戰(zhàn)：lncRNA在物種間的保守性相對(duì)較差，且具有組織特異性與時(shí)空特異性，使得lncRNA編碼多肽的組織和時(shí)空表達(dá)具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性；目前發(fā)現(xiàn)和鑒定的SEPs數(shù)目相對(duì)有限，較難對(duì)lncRNA編碼多肽的生物特征，例如序列信息、保守性、化學(xué)性質(zhì)（如RNA和多肽的穩(wěn)定性）、結(jié)構(gòu)特征、基因組位置信息和轉(zhuǎn)錄本自身結(jié)構(gòu)等，開(kāi)展系統(tǒng)分析和挖掘，導(dǎo)致基于生物信息學(xué)的SEPs發(fā)現(xiàn)和鑒定及功能研究仍具挑戰(zhàn)；SEPs的翻譯與調(diào)控機(jī)制尚不清楚，有研究報(bào)道SEPs的翻譯并不完全遵循AUG起始的規(guī)則，而是存在以非AUG為起始的翻譯，表明SEPs可能存在一些特有的翻譯及其調(diào)控機(jī)制；lncRNA編碼多肽的高靈敏度、高通量發(fā)現(xiàn)與鑒定能力有待提高。

針對(duì)以上局限和挑戰(zhàn)，楊福全課題組和陳潤(rùn)生課題組合作，通過(guò)對(duì)NONCODE數(shù)據(jù)庫(kù)中人和小鼠的lncRNA轉(zhuǎn)錄本中的smORF進(jìn)行系統(tǒng)挖掘，分別構(gòu)建出含有397萬(wàn)和871萬(wàn)條目的人和小鼠潛在SEP理論數(shù)據(jù)庫(kù)，并系統(tǒng)整合了基于分子量截留膜過(guò)濾和固相萃取的多肽富集策略，建立了基于生物質(zhì)譜的高靈敏、高通量lncRNA編碼多肽的發(fā)現(xiàn)與鑒定技術(shù)平臺(tái)。

研究人員利用該技術(shù)平臺(tái)，取得如下成果：（1）在8種人源腫瘤細(xì)胞系、3種鼠源細(xì)胞系和8種健康小鼠組織中，發(fā)現(xiàn)和鑒定了762個(gè)具有高可信度的SEP，是目前已知的鑒定數(shù)目最多的基于生物質(zhì)譜技術(shù)的SEP數(shù)據(jù)集；（2）研究顯示，部分SEP在多種細(xì)胞系或組織中均有表達(dá)，而多數(shù)SEP只在某類(lèi)或某種細(xì)胞系和組織中鑒定到，具有細(xì)胞或組織特異性分布；（3）編碼SEP的人源lncRNA轉(zhuǎn)錄本主要來(lái)源于基因間lncRNA（48.6%），18.6%和17.7%分別來(lái)源于外顯子lncRNA和反義lncRNA，少部分來(lái)源于正義非外顯子lncRNA（15.1%）；（4）起始密碼子統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，僅有28%的人源lncRNA編碼多肽的起始密碼子為AUG，而 67%的人源SPEs的起始密碼子為non-AUG。以上研究成果將為SEPs翻譯與調(diào)控機(jī)制的研究提供了一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并為基因組中非編碼RNA及其基因的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和功能鑒定提供數(shù)據(jù)和理論支持。

生物物理所博士研究生張青、吳爾重，碩士研究生唐以恒為論文共同第一作者，楊福全、陳潤(rùn)生，副研究員蔡潭溪、研究員駱健俊為論文共同通訊作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目“基因信息傳遞過(guò)程中非編碼RNA的調(diào)控作用機(jī)制”培育項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助。

論文鏈接

基于生物質(zhì)譜的lncRNA編碼多肽（SEPs）的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和鑒定

來(lái)源： 生物物理研究所