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目的: 来自基因组的所有转录物(transcript)一般可以分为两类:即编码蛋白质的mRNA和非编码RNA(nocoding RNA,nc RNA)。其中,人类基因组转录产物中大约有97%-98%是不编码蛋白质的RNA。根据非编码RNA的大小可以将它们大致分为:即小于200nt的称为小nc RNA(small ncRNAs),长于200nt的称之为长nc RNA(Long nocoding RNAs,Lnc RNAs)。长期以来,基因组中大部分非编码部分通常是被认为没有生物学功能的。然而新近研究发现,这些非编码序列具有与编码蛋白质的基因同样重要的生物学功能。 非编码RNA(ncRNA)在细胞中参与转运以及细胞内各种生物化学反应催化的多种生物功能。一些ncRNA可以影响蛋白质的活性。这是因为RNA分子可以通过结合蛋白质,从而影响相应蛋白质的结构、酶活性及该蛋白质的配体结合活性。已有许多资料表明ncRNA可以通过与蛋白质相互作用而调控基因的表达。ncRNA是高等生物遗传控制机制的核心物质,构成与体内基因调控和基因间通讯等功能密切相关的高级调节系统,进而可以通过RNA-DNA/染色质、RNA-RNA和RNA-蛋白质相互作用等方式,在促进真核细胞分化和发育过程中控制基因表达活性复杂网络的整合。 细胞衰老(Cell Senescence,cellular aging)是指在体外培养正常细胞时,细胞所表现的有限生长特性,经一定的细胞倍增次数后,失去对促分裂因子刺激的反应,不可逆的失去增殖能力而停止分裂的过程。目前研究认为,成纤维细胞的体外增值能力、DNA的损伤修复能力、端粒的长度、DNA的甲基化水平、线粒体DNA的片段缺失、衰老相关β-半乳糖苷酶的活性以及晚期糖基化终产物的水平,均能够作为评判细胞衰老的生物学指标。细胞衰老与肿瘤的形成是相互对立的,由于细胞永生化是肿瘤发生的重要前提,而细胞永生化及产生癌变的必要条件则是细胞发生衰老障碍。细胞不仅可以通过凋亡抑制肿瘤形成,还能够利用衰老阻止细胞分裂,从而进一步抑制肿瘤的发生。因而,研究细胞衰老能够为人类肿瘤的研究与相关疾病的治疗提供新的方法和手段,对于人类认识生命的本质具有重要的积极意义。 但是,目前关于lncRNA与细胞衰老的关系方面研究的很少,研究比较清楚的与细胞衰老相关的lncRNA只有lncRNA ANRIL(antisense noncoding RNA in theINK4 locus)。这一结果提示非编码RNA在细胞衰老的过程中可能起到一些关键的作用。 方法: 本研究利用生物信息学的方法,根据lnc RNA自身所具有的一种在二级结构约束下的序列信号,结合衰老相关蛋白的二级、三级的空间结构特点,通过长非编码RNA疾病数据库(LncRNADisease),对与8种衰老相关蛋白(包括HP1γ,p16INK4a,p53,PML,p21,Rb.FOXO3a,Sirt1)相结合的lnc RNA进行预测。选用人胚肺二倍体成纤维细胞2BS,通过运用Ras诱导、H2O2化学法诱导以及复制性细胞衰老等三种方法,构建了细胞衰老模型作为实验筛选的模型。随后,应用oligo6软件设计引物,以Ras及Rasc处理的衰老细胞和年轻细胞分别做为模型,对与衰老相关蛋白HP1γ可能相结合的lnc RNA进行了引物的纯化以及相关lnc RNA的初步筛选;利用real-time PCR分析初步筛选得到的lnc RNA在Ras诱导、H2O2化学法诱导以及复制性衰老三种细胞衰老模型细胞中的表达水平;利用RNA免疫共沉淀(RNA Immunoprecipitation RIP)方法,验证所筛选出来的lnc RNA能否与HP1γ发生特异性的结合。 结果: 生物信息学预测发现68种与8种衰老相关蛋白(包括HP1γ,p16INK4a,p53,PML,p21,Rb.FOXO3a,Sirt1)相结合的lnc RNA。real-time PCR分析结果表明,在Ras诱导的衰老细胞中与未衰老的细胞中,8种与HP1γ相关的lnc RNA的表达存在较明显差异。其中,TCONS_12_00008484、TCONS_12_00008486、TCONS_12_00009414、TCONS_12_00009418以及TCONS_12_00009419等5种与HP1γ相关的lnc RNA,与年轻的细胞相比,在Ras诱导、H2O2化学法诱导以及复制性衰老三种细胞衰老模型细胞中的表达水平升高。RIP分析证明,上述筛选得到的与HP1γ相关的5种lnc RNA,其中TCONS_12_00008486,TCONS_12_00009418和TCONS_12_00009419,这三个lnc RNA与HP1γ相结合的能力是较强的,另外两种lnc RNA即TCONS_12_00008484和TCONS_12_00009414的结合能力比较弱。 结论: 以上结果表明,本研究初步筛选并鉴定得到了3种与衰老相关异染色质蛋白HP1γ相结合的长链非编码RNA。该结果为阐释细胞衰老的分子机制提供了实验基础,具有重要的理论意义。