近日，中國科學(xué)院昆明動(dòng)物學(xué)習(xí)所李家立、胡新天和鄭永唐課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院汪香婷課題組、武漢生命之美生物科技公司合作，揭示了長鏈非編碼RNAs在靈長類大腦發(fā)育和老化過程中表達(dá)動(dòng)態(tài)變化和作用。該學(xué)習(xí)成果以Annotation and cluster analysis of spatiotemporal- and sex-related lncRNA expression in Rhesus macaque brain 為題，于7月7日在線發(fā)表在基因組學(xué)習(xí)（Genome Research）上。 大腦發(fā)育和老化過程十分復(fù)雜，涉及遺傳、年齡和環(huán)境等多個(gè)因素的調(diào)控和影響，其中由年齡和環(huán)境等主要因素導(dǎo)致的表觀遺傳調(diào)控的變化被認(rèn)為是重要環(huán)節(jié)之一�；蚪M中大約90%DNA都具有轉(zhuǎn)錄活性，這當(dāng)中僅有1.5%的基因具有編碼蛋白質(zhì)的功能，而大局部是不具有編碼蛋白質(zhì)功能的，其中就包括長鏈非編碼RNAs (lncRNAs)。近年來，越來越多的學(xué)習(xí)證據(jù)揭示lncRNAs介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控在機(jī)體的許多生命過程和疾病的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用。學(xué)習(xí)表明lncRNAs介導(dǎo)的調(diào)控作用主要是通過作為架構(gòu)分子與靶分子結(jié)合改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象以及影響mRNAs穩(wěn)定和翻譯等方式實(shí)現(xiàn)的。盡管已有學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，lncRNAs在哺乳動(dòng)物腦內(nèi)神經(jīng)元中呈現(xiàn)非常豐富的表達(dá)和變化，但是對(duì)其在神經(jīng)元中的功能，特別是靈長類動(dòng)物大腦發(fā)育和老化過程中表達(dá)變化和功能的認(rèn)識(shí)仍然未知。 為此，李家立課題組及其合作者以中國獼猴作為對(duì)象，通過RNA-seq和CAGE-seq深度測(cè)序及分析，同時(shí)結(jié)合原位雜交與原代神經(jīng)元系統(tǒng)的功能驗(yàn)證等一系列實(shí)驗(yàn)方法和手段，成功地解析了在中國獼猴大腦發(fā)育和老化過程中的動(dòng)態(tài)變化特征。學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，大腦特異性lncRNAs呈現(xiàn)出高度的區(qū)域、性別和年齡表達(dá)差異性；依據(jù)這些表達(dá)差異性，總共發(fā)現(xiàn)18個(gè)不同的lncRNAs和14個(gè)不同的mRNAs表達(dá)模塊式。相對(duì)于mRNAs的表達(dá)變化特征，獼猴腦特異性lncRNAs的表達(dá)性狀在發(fā)育和老化過程中呈現(xiàn)出更高的動(dòng)態(tài)變化特征。在此基礎(chǔ)上，利用CAGE-seq對(duì)lncRNA和mRNA啟動(dòng)子區(qū)域進(jìn)行測(cè)序和分析，發(fā)現(xiàn)lncRNAs的啟動(dòng)子區(qū)域變化比mRNA呈現(xiàn)出更明顯的性別差異和時(shí)空變化性狀。進(jìn)一步學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，lncRNAs和mRNAs之間存在多重的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)調(diào)控關(guān)系，其中在大腦皮層區(qū)域特異性表達(dá)的lncRNAs和mRNAs之間負(fù)相關(guān)的調(diào)控關(guān)系對(duì)發(fā)育和老化過程中大腦皮層的結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元功能變化具有重要的調(diào)控作用。以上學(xué)習(xí)結(jié)果為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解靈長類動(dòng)物復(fù)雜的大腦結(jié)構(gòu)和高級(jí)認(rèn)知功能的表觀調(diào)控基礎(chǔ)提供了新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也為進(jìn)一步探索與腦發(fā)育和衰老相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)理和治療新靶點(diǎn)提供了新的學(xué)習(xí)方向。 該文共同第一作者為昆明動(dòng)物所博士生劉斯靈、助理學(xué)習(xí)員王正波和田仁榮、武漢生命之美生物公司博士陳棟、中國科大生命科學(xué)學(xué)院博士生張博文，通訊作者為昆明動(dòng)物所學(xué)習(xí)員李家立、中國科大教授汪香婷和武漢生命之美生物公司博士張翼。該項(xiàng)目得到中科院百人計(jì)劃、科技部“973”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金以及中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)等基金項(xiàng)目的支持。昆明動(dòng)物所靈長類學(xué)習(xí)中心為該學(xué)習(xí)提供了重要的資源和技術(shù)支持。
