自然反义转录物的研究历史与现状。长非编码RNA是指长度大于200nt，不具有蛋白编码功能的转录产物。21世纪以来，转录组学的研究发现不同的物种中都有大量的长非编码RNA，其中一部分长非编码RNA的功能已经得到阐释。长非编码RNA在表观遗传、疾病发生、个体发育、代谢调节等多个生命过程中都具有重要的调节作用，开启了网络调控研究的新纪元。自然反义转录物(nature antisense transcript，NAT)是长非编码RNA中的一类，因其从蛋白编码基因的互补链转录而得名。这种双向转录的现象最早于1976年在病毒中发现，随后在不同的物种中均得到证实。随着测序技术的进步，人们对多种动物（低等到高等）进行了转录组测序，发现自然反义转录物在转录组中的比例随着物种的进化而升高，提示了他们在生物进化过程中可能具有重要功能。已有的研究结果表明，一些自然反义转录物和正义转录物形成互补双链，通过遮蔽、降解或增加其稳定性等多种方式影响正义转录物的生成和稳定性，从而实现生物学功能，然而大部分的自然反义转录物的功能还不清楚，需要进一步探索。　　 实验室前期工作基础及转录因子Lmo4与D1x1在大脑中的功能。神经系统的发育是个体发育过程中最为复杂的，这其中的精密调控一直是发育学的研究热点，而转录因子在这一过程中有着关键的作用。实验室前期的工作基础证明了在大脑皮层发育过程中部分重要的转录因子存在自然反义转录物，例如D1x1，Lmo4等。Lmo4是一个拥有两个LIM结构域的连接蛋白，在小鼠的神经系统发育过程中具有重要作用。Lmo4基因敲除小鼠有致死表型，并出现脑部发育不全，神经管不能闭合等缺陷，在Lmo4的条件性敲除研究中，人们发现Lmo4对大脑感觉柱状皮层的形成和视网膜发育均有重要的作用，但目前尚未有过关于Lmo4的自然反义转录物(Lmo4as)的报道。D1x1参与调节神经管来源的外胚层分化，可以控制基底神经节和皮层中γ-氨基丁酸能神经元的数目。D1x1的自然反义转录物(D1x1as)早在1996年就已被发现，但是其生物学功能一直没有被揭示。为了探究这些自然反义转录物在神经系统发育过程中的作用，我们选取了Lmo4as和D1x1as作为研究对象，希望可以揭示这两个自然反义转录物调控基因表达的机理。　　 研究策略与实验结果。RNA的稳定性是执行生物学功能的基础，是否具有多聚腺苷酸尾是衡量RNA稳定性的重要指标之一。我们结合生物信息学分析，使用cDNA末端快速扩增（Rapid Amplification of cDNA Ends，RACE）与RT-PCR技术，验证了Lmo4as和D1x1as均具有多聚腺苷酸(polyA)尾，并获得了Lmo4as的全长序列。利用实时定量PCR和原位杂交技术确定了Lmo4as和D1x1as及其正义转录物的时空表达谱，基本认定自然反义转录物与正义转录物的表达在时间上具有协同性，而在空间上具有明显的不同，由此推断Lmo4as和D1x1as对它们的编码基因有顺式(cis)调控作用。利用荧光素酶报告基因实验在体外验证了Lmo4as对Lmo4mRNA具有负性调节作用，推断lmo4as在转录后水平对lmo4 mRNA有调控作用。另外，通过Target scan预测和和荧光素酶报告基因实验，我们发现miR-124也能够抑制Lmo4的表达，体现了生物过程调控的复杂性。