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天然反义转录物与基因调控 天然反义转录物（Natural antisense transcripts，NATs）是一组编码蛋白质或非编码蛋白质 的RNAs，与其他（有义）转录物具有互补序列，可以调节有义链的表达。这种调节可以发 生在转录水平或转录后水平，调节方式有RNA 干扰、选择性剪接，基因组印记和X 染色体 失活 （RNA 封闭、双链依赖机制或染色质重建（修饰）等。）正义链和反义链分别加工成小 RNAs 调节基因表达，也是NATs 调节基因表达的重要方式。如piRNAs 的 “乒乓机制”。实 验或计算机研究已经证明了NATs 在生物中广泛存在，是一种重要的基因表达调节方式。 许多真核生物中都发现NAT 的存在，包括人类，老鼠，酵母和拟南芥。 反式转录物转录地点与其靶标位置不同，通常与多个错配转录物互补。microRNA 是典型的 以多个错配转录物为靶标的反式天然转录物。 而顺式转录物则转录自其靶标的同一位点，但来自于相反的DNA 链，与之完全匹配。 1 定位 Cis-NATs 有多重定位方式和不同碱基对重叠长度。目前有5 种可以追溯的cis-NATs 定位方 式。最常见的是头对头，即5’端与5’端匹配，在转录碰撞成为转录抑制的原因的情况下， 这种定位会导致最大程度的基因敲除。但也有研究表明，尾对尾定位是最常见的 NAT 对。 其他的如全部重叠，近端尾对尾，近端头对头则更少出现。完全重叠的NATs 包括完全覆盖 彼此的翻译基因。近端头对头和近端尾对尾定位则是指彼此分开但十分相近的定位。当前证 据表明在具有催化活动的基因中，NAT 对会过量表达。可能有某种机制导致这种基因倾向于 此类调控。 Figure 1 五种定位方式 2 鉴定途径 整个基因组鉴定NATs 因为足量的来自不同生命体的序列数据集而可以实现。依靠序列信息 来检测NATs 的生物信息学芯片方法有一定的缺陷。利用mRNA 的研究有已知定位的序列， 但是可用的 mRNA 序列信息少之又少。应用算法的基因预测模型被训练用于寻找基因，在 覆盖整个基因组的同时，过分置信于已鉴定的基因。EST （表达序列标签）是另一个可用资 源，但要从这些小序列中提取出有用信息，就必须先将它们进行定位。一些研究利用表达序 列标签中的特殊序列信息，如 poly(A)信号，poly(A)尾，以及剪接位点来筛选表达序列标签 并给出正确的转录定位。组合利用不同序列资源以实现覆盖最大化同时保持数据完整性。 NATs 对形成重叠簇即可鉴定。不同实验中会运用不同的临界值，但通常是20 个 核苷酸的序列重叠被认为是鉴定为重叠簇的最小核苷酸数。转录物只能与一个 mRNA 匹配定位作为NAT 对。目前有不同的网络和软件资源可以寻找反义对。 NATsdb 或者Natural Antisense Transcript database 是从不同有机生命体中找出反 义转录物对的重要工具。 Figure 2 鉴定和分析流程 多样的生物信息资源可以在未来的研究中起到至关重要的作用。计算机对大规模测序工程数 据的分析已经在一些真核基因组中揭示惊人数目的反义转录物。 完整的人类基因组测序和上百万的表达序列（mRNA 和 ESTs）使得大规模预测自然反义转 录物成为可能，自2006 年起高通量测序广泛运用，大量sRNA 被克隆，加快研究进展。 Figure 3 数据库：Plant NATsDB Figure 4 PlantNATsDB predicted 2,066,720 NATs from 69 plant species 事实上，在过去十年里，一些研究已经利用这些资源的信息进行了大量的反义转录物研究。 许多鉴定结果都形成网络在线数据库，提供有哪些信誉好的足球投注网站查找。 下表总结了这些研究成果，同时也是反义天然转录物的网络预测资源。 表格 1 网络预测资源 工具 输入 预测反义转 有机体 是否包含 URL 录物数目 浏览器 Db 人类 mRNA 87 人类 人类 否 www.hgmp.mrc.ac.uk/Research/Antisense （RefSeq 和 全CDS ） Db UniG