從細菌到真核單細胞，從真核單細胞到複雜生命，在物種進化的時間長河裡，生命體中每一個可能導致物種演變的功能“單位”都值得科學家探究。細胞中廣泛地存在功能未知的“暗物質”——長非編碼RNA，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）陳玲玲研究組的最新研究發現，基因組來源相同的長非編碼RNA在不同物種細胞內的“座標”定位和功能都存在顯著不同，首次揭示了長非編碼RNA物種差異“加工”機制決定功能多樣化，為深入理解長非編碼RNA的進化及功能提供了新思路。相關論文昨天深夜發表於國際知名學術期刊《細胞》（Cell）。
研究人員通過系統的分析發現，長非編碼RNA的加工、定位及其功能在人、猴、鼠來源的胚胎幹細胞內存在著明顯的差異。例如，雖然長非編碼RNA——FAST（中文名“極速”）在人、猴、鼠胚胎幹細胞中都表達，但其在幹細胞內的“座標”定位明顯不同，因此對幹細胞命運調控也存在進化的差異。人FAST存在於長非編碼RNA的重要“消費市場”——細胞質內，通過參與細胞信號通路的調控幫助胚胎幹細胞維持自我更新；而鼠Fast則累積於長非編碼RNA的主要“生產工廠”——細胞核內，因此無法參與細胞信號通路的調控，對胚胎幹細胞自我更新的維持“毫無建樹”。
進一步研究發現，物種差異的長非編碼RNA加工導致了FAST在人、猴、鼠細胞內的定位及功能演變，而深入的機制研究則表明長非編碼RNA的物種差異加工由蛋白質PPIE決定。PPIE在長非編碼RNA的主要“生產工廠”——細胞核內控制長非編碼RNA的加工成熟。該蛋白質在鼠胚胎幹細胞中數量較多，在關鍵步驟嚴格限制了鼠Fast的加工成熟，導致大量不成熟的鼠Fast滯留於細胞核內；而在人胚胎幹細胞中，PPIE數量顯著減少，使更多的人FAST得以加工併到達“消費市場”——細胞質發揮功能，參與幹細胞的自我更新維持。在猴胚胎幹細胞中，PPIE的數量、FAST和其它長非編碼RNA在細胞內的“座標”定位和功能更趨向於人胚胎幹細胞，這也與人猴在進化上比猴鼠更近的事實相符。
該研究首次發現了物種差異加工導致的長非編碼RNA在細胞內的“座標”定位及功能的區別，揭示了一類基因組位置一致、但是物種加工和定位不同的長非編碼RNA，並闡明瞭物種差異加工和定位導致的功能進化演變，豐富了人們對長非編碼RNA表達調控、定位和功能多樣性的認識，為深入研究長非編碼RNA功能與物種進化過程中適應性演變提供了新的理論基礎。
新民晚報記者 郜陽
圖說：科研成果漫畫科普 採訪對象供圖
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