作者：小又
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天然反义转录本（Natural antisense transcripts，NATs）是指从其它转录本的反义链转录，并与之有重叠的RNA分子。反义链RNA可以是蛋白编码RNA也可以是非编码RNA，最常见的形式是非编码RNA作为蛋白编码转录本的反义链。
随着高通量技术的发展和应用，大量天然反义转录本被鉴定，据估计，有70%的基因有反义转录本，且以非编码RNA为主。那么，这些广泛存在的反义链长非编码RNA（anti-sense long noncoding RNA）发挥了什么功能呢？
近年来，不断有反义链长非编码RNA的研究发表，报道了多种作用形式，主要可以分为以下4类：
1.转录调控。包括两类：一是转录反义链长非编码RNA的过程会对正义链基因产生影响，这种影响与长非编码RNA分子无关，只和转录事件相关。
2.RNA-DNA结合。长非编码RNA与DNA修饰或组蛋白修饰蛋白结合，影响该基因座位的表观遗传学，进而促进或者抑制正义链基因的表达。
3.RNA与RNA结合。长非编码RNA与正义链基因的mRNA通过部分碱基互补配对结合，影响mRNA的可变剪接，加工，稳定性和翻译效率等。
4.反义链长非编码RNA可编码，产生的小肽有独立的功能，与正义链基因无关。
下面，我们就第3点展开，为大家展示反义链非编码RNA的功能。
第二军医大学的孙树汉教授在著名期刊“nature cell biology”发表文章（见下图），揭示了剪接因子MBNL3通过对长非编码RNA lncRNA-PXN-AS1的可变剪接，调控癌基因PXN mRNA的稳定性和翻译效率。
MBNL3在肝癌中高表达，并与不良预后相关，敲低MBNL3可以显著抑制肝癌细胞的生长。（这么明显的表型，真是让人激动）那么，MBNL3的影响肿瘤发展的机制是什么呢？
通过高通量测序的方法，研究者发现在敲低MBNL3后，有一大批与细胞增殖相关的基因降低了，并且整个转录组有明显的可变剪接事件发生。因为MBNL3本身是一个转录因子，所以研究者将重点转向发生可变剪接的基因，并认为可能是剪接的改变造成了MBNL3的表型变化。
在分析发生可变剪接的基因时，研究者创造性的将长非编码RNA纳入其中，要知道，虽然长非编码RNA的研究很多，但在此之前还没有报道长非编码RNA的可变剪接在肿瘤中的作用。
研究者发现，在MBNL3存在时，lncRNA-PXN-AS1的第4外显子会保留在成熟的非编码RNA中，而敲低MBNL3后，第4外显子会被剪掉。并且，长非的不同变体，对PXN的作用相反。（下图）
那么，lncRNA-PXN-AS1的第4外显子发挥了什么功能呢？是否存在第4外显子时如何影响长非编码RNA lncRNA-PXN-AS1的？从上图可以看出，第4外显子与PXN基因的3‘UTR重叠，那么，两者是否有结合呢？
在此，小又给大家安利一个研究RNA-RNA互作的神奇——AMT！AMT是一种小分子，可以特异性的将RNA分子中的A-U碱基连接在一起，因此互补的两条RNA分子会形成更稳定的双链结构，经消化单链RNA的RNA酶处理以及RNA连接酶处理后，原本互补的RNA分子会形成一条单链的RNA分子，通过测序就可以确定他们之间的互作了。（如下图）
长非的第4外显子与PXN 3’UTR结合，又发挥了什么功能呢？考虑到3’UTR是RNA转录后调控的重要区域，并且是microRNA的作用区域，研究者发现：长非与PXN 3’UTR的结合，可以保护该位点不被miRNA结合，从而使mRNA逃避miRNA的抑制。（如下图）
而长非的第5号外显子与PXN的CDS区有结合，影响了翻译复合体的在PXN mRNA上的翻译延伸。（如下图）
由以上分析可以看出，当MBNL3存在时，长非lncRNA-PXN-AS1的第4外显子得以保留，并保护正义链基因PXN免受mir-24的抑制，从而促进癌基因PXN的表达；而当敲低MBNL3时，长非lncRNA-PXN-AS1的第4外显子被剪切掉了，第5外显子与癌基因PXN的CDS区结合，抑制翻译的延伸，从而抑制了PXN的表达。
接下来，研究者通过过表达lncRNA-PXN-AS1不同变体的方式，发现它们的功能确实时相反的，并且发现这两个变体的表达量均与预后相关。
总的来说，该研究发现了受剪接因子调控的长非lncRNA-PXN-AS1，并且该长非的不同剪接形式，通过与正义链基因的mRNA不同区域的结合，发挥了不同的功能，为研究反义链长非编码RNA提供了新的思路。
参考文献：
1. Mohammad Ali Faghihi and Claes Wahlestedt，Regulatory roles of natural antisense transcripts. NATURE REVIEwS, VOlUME 10 | SEpTEMBER 2009 | 637
2. Ji-hang Yuan1, Xiao-ning Liu, Tian-tian Wang, Wei Pan, Qi-fei Tao, Wei-ping Zhou, Fang Wang and Shu-han Sun, The MBNL3 splicing factor promotes hepatocellular carcinoma by increasing PXN expression through the alternative splicing of lncRNA-PXN-AS1.nature cell biology. VOLUME 19 | NUMBER 7 | JULY 2017. DOI: 10.1038/ncb3538
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