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緊跟非編碼RNA研究前沿,怎麼能少了snoRNA!

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非編碼RNA是一類不編碼蛋白質,而通過RNA形式發揮功能的分子。近年來成為疾病,特別是腫瘤研究領域中的大熱門。miRNA,長非編碼RNA和環狀RNA等非編碼RNA均被報導在各類腫瘤中異常表達,

並參與腫瘤的發生發展。而snoRNA(核仁小分子RNA)也是一類非編碼RNA,長度在60-30nt,由於早期研究發現snoRNA主要位於核仁,與rRNA的加工修飾相關,功能較為單一,所以在之後的一段時間內沒有引起重視。然而,越來越多的測序資料顯示,snoRNA在腫瘤中呈現普遍的高表達趨勢,並且有部分研究顯示snoRNA參與了疾病的進程,下面,小編和大家分享snoRNA的研究。

1.nature review cancer:Are snoRNAs and snoRNA hostgenes new players in cance

SnoRNA的結構非常保守,

主要分為兩類,C/D box snoRNAs和H/ACA box snoRNAs(如下圖),通過堿基互補配對的形式,指導rRNA的修飾。

SnoRNA主要位於基因的內含子區,也就是說大部分的snoRNA都有host gene,初級轉錄本(包括內含子的pre-mRNA)通過剪接和加工,成熟的mRNA被運送到細胞質中進行翻譯,含有snoRNA的內含子被進一步加工,直到形成成熟的snoRNA。

(下圖)

通過對DNA以及RNA測序結果的分析,科學家發現snoRNA所在的基因在腫瘤中出現異常的擴增。H/ACA box snoRNA SNORA42位於基因組的1q22區域,該區域在非小細胞肺癌中發生基因組異常擴增,使得出現多個SNORA42基因。體外實驗證明敲低和過表達SNORA42可以顯著的抑制和促進癌細胞的克隆形成能力。

但是關於snoRNA在癌症中的作用,研究才剛剛開始,也沒有具體的作用機制,還需要更多的研究。

2.cell reports: A Pan-cancer Analysis of the Expression and ClinicalRelevance of Small Nucleolar RNAs in Human Cancer

這是迄今為止最大規模的snoRNA腫瘤表達譜分析。來自美國德州安德森腫瘤醫院的科學家們分析了31種腫瘤中超過10000例樣品的snoRNA表達情況,發現snoRNA在癌症中呈現普遍的高表達的趨勢。(如下圖)

通過結合甲基化和DNA測序,研究者發現有多種原因導致snoRNA的高表達,包括:基因拷貝數的變化,host gene的轉錄啟動和甲基化水準的改變等,

並且對於同一snoRNA,可能受以上多種因素的同時調節。(如下圖)

研究者通過分析,發現SNORD46在癌症中高表達,利用LNA技術敲低該snoRNA後,發現顯著地抑制腫瘤細胞的增殖和轉移能力,說明snoRNA在腫瘤中的高表達參與了癌細胞的發生發展。

在文章的最後,研究者非常貼心的將處理的資料建成了網站,感興趣的讀者可以通過登陸http://bioinfo.life.hust.edu.cn/SNORic查詢自己感興趣的snoRNA。網站內可查詢的資訊包括snoRNA在腫瘤中的表達情況,生存曲線分析,以及基因的相關性分析等。

3.nature cell biology: AML1-ETO requires enhanced C/D box snoRNA/RNP formation to induce self-renewal and leukaemia

來自德國和美國的科學家,通過對含有融合基因AML1-ETO白血病中癌基因Aes的分析,發現在敲除Aes後,大量的C/D box snoRNA發生下調,這提示Aes有可能通過促進snoRNA的轉錄發揮癌基因的作用。

snoRNA是否在該類型的白血病中發揮癌基因的功能呢?研究者利用CRISPR技術,敲除snoRNA後,發現rRNA的二氧甲基化修飾顯著降低,同時細胞的克隆形成能力顯著降低。這說明對AML1-ETO類型的白血病,C/D box snoRNA與癌細胞的自我更新能力息息相關。

那麼,對於其他類型的白血病,snoRNA是否存在異常的高表達,以及是否發揮了功能呢?研究者發現在MYC和MLL-AF9驅動的白血病中,snoRNA均存在不同程度的異常高表達。說明snoRNA在多種類型的白血病中均發揮了癌基因的作用。(下圖)

總的來說,snoRNA在多種疾病中,特別是腫瘤中都存在異常的高表達,而對它們在腫瘤中的研究才剛剛開始。腫瘤中異常表達的snoRNA,包含很多orphan snoRNA,它們並不指導rRNA的修飾,而這些orphan snoRNA的功能是什麼?它們是如何參與疾病的發生發展的?同時,近年來研究發現,同一內含子的兩個snoRNA能形成特殊的長非編碼RNA——sno-lncRNA,那麼,這類非編碼RNA在白血病中發揮了什麼功能?還有許多問題需要進一步的研究。

原始出處:

1. Nature Reviews Cancer 12, 84–88 (2012) doi:10.1038/nrc3195

2. An-Yuan Guo,Chunru Lin,and Leng Han, A Pan-cancer Analysis of the Expression

and Clinical Relevance of Small Nucleolar RNAs in Human Cancer,cell reports. 21, 1968–1981, November 14, 2017

3. Stefan Hüttelmaier and Carsten Müller-Tidow. AML1-ETO requires enhanced C/D box snoRNA/RNP formation to induce self-renewal and leukaemia. Nature cell biology. VOLUME 19 | NUMBER 7 | JULY 2017. DOI: 10.1038/ncb3563

3.nature cell biology: AML1-ETO requires enhanced C/D box snoRNA/RNP formation to induce self-renewal and leukaemia

來自德國和美國的科學家,通過對含有融合基因AML1-ETO白血病中癌基因Aes的分析,發現在敲除Aes後,大量的C/D box snoRNA發生下調,這提示Aes有可能通過促進snoRNA的轉錄發揮癌基因的作用。

snoRNA是否在該類型的白血病中發揮癌基因的功能呢?研究者利用CRISPR技術,敲除snoRNA後,發現rRNA的二氧甲基化修飾顯著降低,同時細胞的克隆形成能力顯著降低。這說明對AML1-ETO類型的白血病,C/D box snoRNA與癌細胞的自我更新能力息息相關。

那麼,對於其他類型的白血病,snoRNA是否存在異常的高表達,以及是否發揮了功能呢?研究者發現在MYC和MLL-AF9驅動的白血病中,snoRNA均存在不同程度的異常高表達。說明snoRNA在多種類型的白血病中均發揮了癌基因的作用。(下圖)

總的來說,snoRNA在多種疾病中,特別是腫瘤中都存在異常的高表達,而對它們在腫瘤中的研究才剛剛開始。腫瘤中異常表達的snoRNA,包含很多orphan snoRNA,它們並不指導rRNA的修飾,而這些orphan snoRNA的功能是什麼?它們是如何參與疾病的發生發展的?同時,近年來研究發現,同一內含子的兩個snoRNA能形成特殊的長非編碼RNA——sno-lncRNA,那麼,這類非編碼RNA在白血病中發揮了什麼功能?還有許多問題需要進一步的研究。

原始出處:

1. Nature Reviews Cancer 12, 84–88 (2012) doi:10.1038/nrc3195

2. An-Yuan Guo,Chunru Lin,and Leng Han, A Pan-cancer Analysis of the Expression

and Clinical Relevance of Small Nucleolar RNAs in Human Cancer,cell reports. 21, 1968–1981, November 14, 2017

3. Stefan Hüttelmaier and Carsten Müller-Tidow. AML1-ETO requires enhanced C/D box snoRNA/RNP formation to induce self-renewal and leukaemia. Nature cell biology. VOLUME 19 | NUMBER 7 | JULY 2017. DOI: 10.1038/ncb3563