圖：獼猴大腦發(fā)育和老化過程中腦特異性 lncRNAs 表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化特征和功能的解析

近日，中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所李家立、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(zhǎng)鏈非編碼 RNAs 在靈長(zhǎng)類大腦發(fā)育和老化過程中表達(dá)動(dòng)態(tài)變化和作用。該研究成果以 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《基因組研究》（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)�；�因組中大約 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，而大部分是不具有編碼蛋白質(zhì)功能的，其中就包括長(zhǎng)鏈非編碼 RNAs （lncRNAs）。近年來，越來越多的研究證據(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。研究表明 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�質(zhì)構(gòu)象以及影響 mRNAs 穩(wěn)定和翻譯等方式實(shí)現(xiàn)的。盡管已有研究發(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(zhǎng)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。研究發(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)一步研究發(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。以上研究結(jié)果為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解靈長(zhǎng)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)提供了新的研究方向。