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南开大学团队发现线粒体两条长非编码RNA

来源: 南开新闻网     发稿时间: 2017-09-14 17:36

  南开新闻网(记者  吴军辉)记者从生命科学学院获悉,该院科研团队首次发现动物线粒体基因组中调控区域(D-loop区域)编码的两条长非编码RNA(lncRNA)。这个发现,对动物线粒体基因组的经典认识提出了挑战。日前,介绍该工作的论文发表在线粒体领域学术期刊Mitochondrion(《线粒体》)上。

  该研究由南开大学生命科学学院教授卜文俊、副教授高山等完成。南开大学统计研究院、南开大学数学科学学院、天津中医药大学科研团队参与了相关研究工作。

  线粒体广泛存在于各种真核细胞内,是为细胞供能的主要场所。线粒体拥有自己的基因组,人线粒体基因组大小为16569kb。1981年,两届诺贝尔奖得主Frederick Sanger等人首次测定人类线粒体基因组,并确定了线粒体基因编码2个rRNA、13个mRNA、22个tRNA和一个重要的D-loop调控区域。

  动物线粒体基因组极端保守,除少量例外,普遍具有非常相似的基因组成。小小线粒体仅有37个基因,其表达量最高却可以达到细胞polyA RNA总量的30%。线粒体除了给细胞供能外,还广泛参与多种最重要的生命现象,例如细胞凋亡和自噬。

  研究人员介绍,1981年至今,各国科研人员对于线粒体的研究集中在编码蛋白上,而较少注意到线粒体非编码RNA。“长期以来,研究人员并不知道D-loop区域是可以全长转录的非编码RNA,很大程度上被错误的基因组注释所误导。”高山说。

  南开大学团队采用基于PacBio全长转录组技术,在国际上率先开展这方面工作,精准地再次注释了昆虫(已发表于RNA biology)、大小鼠和人类等线粒体基因组,并通过比较基因组分析,最终确定了人类线粒体整条基因组全长转录的精准起止位点,以及两条线粒体上100%的区域进行转录的最新发现。

  据介绍,该成果初步完成于2014年,后经大量实验反复验证。结合单细胞测序等肿瘤数据,南开大学研究人员还发现这两个长非编码RNA在多种疾病中差异表达,有作为潜在实验、检测和治疗靶点的可能。该团队于2016年9月26日将这两条长非编码RNA命名为MDL1和MLD1AS,并对该发现进行了专利保护。

  “这个发现,挑战了1981年以来科研人员对线粒体基因组转录及其调控的认识,并建立了全长转录组线粒体基因组的新方法,进一步解释了线粒体自身转录调控,进而为深入认识线粒体功能打下基础。由于MDL1和MLD1AS及其机制广泛存在于动物线粒体中,相关成果也是国际上首次将线粒体转录模式引入进化研究领域。”高山说。

  为了让全球线粒体领域科研人员尽快了解这一发现,该研究团队于2016年10月6日,将相关文章和全部数据发布于国际知名的预印本网站“冷泉港”,并在多个学术网站邀请各国科学家对结果进行质疑和检验。今年8月,线粒体领域学术期刊Mitochondrion(《线粒体》)正式发表了介绍该工作的论文。

  论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1567724917301058

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