非编码RNA在基因组印记获得中的作用.docVIP

非编码RNA 在印记获取过程中可能有两个方面的作用：一是大分子非编码RNA 通过顺式作用调控基因的印记表达; 二是小分子非编码RNA 基因诱发了差异甲基化区域(DMR)的形成。 非编码RNAXist 介导哺乳动物X 染色体失活，是非编码RNA 参与基因组调控最典型的范例。 而大分子非编码RNA的转录是印记基因簇调控印记表达的一种重要机制， 目前的研究显示，大部分的印记基因簇的调控都是通过这一机制完成的。 其中代表性的基因包括AIR-IGF2R 印记区的AIR 基因和BWS 印记区的KCNQ1OT1 基因。 以KCNQ1OT1 为例， KCNQ1OT1 基因的启动子位于KCNQ1 基因的第10 内含子内，并且与一个母源高度甲基化的CpG 岛(ICRs)重叠。 正常情况下这个基因为父源表达， 母源沉默。 而当父源染色体上的这个区域被缺失后， 这个印记基因簇的印记表达状态便丧失， 所有基因恢复双等位基因表达(bi-allelic expression)。 而通过插入转录终止信号将这个非编码RNA 截短后， 该印记基因簇同样失去印记表达， 表明KCNQ1OT1 转录产物本身直接参与了印记调控。 非编码RNA Air 的情况与之十分相似。 因此， 很容易可以将大分子非编码RNA 的出现和基因组印记表达的获得联系起来。 DNA 甲基化在基因组印记的建立中扮演着重要的角色， 而高度重复序列是DNA 甲基化修饰的主要目标。 印记区中存在的大量以基因簇形式出现的小分子非编码RNA 很可能充当了诱导甲基化的信号。以人类基因组为例， 在DLK1-DIO3 印记区中包含一个有40 拷贝的microRNA 基因簇，15q11~13印记区的两个snoRNA 基因簇中的基因数量接近70个。 在这些基因簇中， 小分子非编码RNA 基因间还分布着其他的重复序列和元件， 使得整个重复序列的长度可以达到上百kb。 此外， snoRNA 基因簇的G+C 含量与附近序列表现出明显差异。 在植物中， 大量研究表明小分子非编码RNA 介导的转录水平基因沉默与特异的甲基化修饰相关。 在裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中， 来自中心粒重复序列的siRNA 经Dicer 加工后进入RITS (RNAinducedtranscriptional silencing complex)中， 可以在转录水平指导异染色质的形成和基因沉默。 在哺乳动物体系中， siRNA 指导的DNA 甲基化及组蛋白H3-K9 甲基化也已经得到证实。 因此， 印记区中包含的大量小分子非编码RNA， 尤其是microRNA，很有可能参与了与基因组印记相关的DNA 甲基化修饰。 在图1中， 对非编码RNA在哺乳动物基因组印记获得过程中的作用和可能的机制进行了总结。 (图片看不清楚请看这张/biodna/pic/item/71a0bdee0700c6cecf1b3efe.jpeg) 图1 非编码RNA 在哺乳动物基因组印记获得过程中的作用和可能的机制 父源表达的印记基因由淡蓝色表示， 母源表达的印记基因由粉红色表示， 非印记表达的基因由灰色表示， 红色表示新产生的以及表达发生变化的非编码RNA; 波浪线代表非编码转录产物， 同源基因由虚线相连。 黑色实线箭头表示非编码RNA 参与的调控过程， 黑色虚线箭头表示印记区非编码RNA 的起源与进化过程