2017年的非编码RNA研究取得了很多重磅级成果。与早先的主要是在不同类型的疾病（癌症）中大规模鉴定非编码RNA，2017年的研究是对非编码RNA机制的更深入探索，给我们展现了作用方式更丰富多彩的非编码RNA世界。
一、长非编码RNA（lncRNA）
长非编码RNA是一类长度在200nt以上的非编码RNA，主要从蛋白编码基因的反义链以及间隔区转录出来。大部分长非编码RNA拥有与mRNA相似的结构，包括5’端帽子和3’端的polyA，并可能包含多个小的开放阅读框，甚至能与核糖体结合，然而，这类RNA却不翻译。那么它们是否具有生理功能呢？又是以怎样的方式发挥作用的呢？早前的研究主要集中在细胞核中的长非编码RNA对临近基因的调控上，那么细胞质中的长非编码RNA如何发挥功能呢？
1.SCIENCE：能控制代谢酶活性的lncRNA
10月，国际顶级期刊SCIENCE发表来自曹雪涛院士课题组的lncRNA研究——“An interferon-independent lncRNA promotes viral replication by modulating cellular metabolism”，该研究发现，长非编码RNA lncRNA-ACOD1能响应病毒感染，迅速上调表达，并通过提高代谢酶GOT2酶活，从而提高病毒的感染能力。
在病毒在感染宿主后，宿主的代谢会发生变化，而其中的机制一直未被阐明，而长非编码RNA是否在其中发挥了作用，也是未知的。研究者在用不同类型的病毒处理细胞后，通过RNA-seq技术，发现长非编码RNA lncRNA-ACOD1显着上升，并在qPCR中验正了这一结果。并且，利用siRNA技术敲低lncRNA-ACOD1后，病毒感染细胞的能力显着下降，说明lncRNA-ACOD1不仅响应病毒的感染，并且在这一过程中发挥了功能。（下图）
那么，lncRNA-ACOD1促进病毒感染的具体机制是什么呢？研究者利用CHIRP技术，结合质谱分析，发现lncRNA-ACOD1可以与谷草转氨酶2 GOT2互作。并且，在敲低GOT2后，lncRNA-ACOD1不能促进病毒的感染，说明lncRNA-ACOD1通过GOT2来促进病毒的感染能力。（下图）
接下来，研究者非常细致的探索了lncRNA-ACOD1通过其5’端165-390的核酸序列与GOT2的54-68氨基酸结合，促进GOT2酶活来发挥功能。
2.NATURE子刊：能与磷脂结合的lncRNA
在“RNA世界”中，科学家假设生命的起源是RNA与磷脂互作，然而，RNA-磷脂在生理条件下是否结合，以及发挥了什么功能，都是未知的。
Nature 子刊，Nature Cell Biology发表美国安德森癌症研究中心林爱福教授的研究“The LINK-A lncRNA interacts with PtdIns(3，4，5)P3 to hyperactivate AKT and confer resistance to AKT inhibitors”，为我们打开了更丰富的RNA作用方式。
研究者从三阴乳腺癌病人的组织中，鉴定到9个能与脂质结合的长非编码RNA。其中，LINK-A的表达最高最特异，被选中作为研究的模型。研究者发现，LINK-A能与磷脂酰胆碱（PC）和PIP3结合，并且结合的区域分别在241-300nt以及1081-1140nt.很多有关长非编码RNA与其他分子的互作（包括蛋白）等，通常会做到长非编码RNA具体的结合位置，而该研究则非常惊艳地做到了确认LINK-A与PIP3结合的核苷酸。在突变该核苷酸后，LINK-A与PIP3的结合明显减弱。（下图）
那么，LINK-A与PIP3的结合又发挥了什么功能呢？
AKT是细胞生命活动非常重要的蛋白激酶，在肿瘤中存在异常的激活或者过表达，促进肿瘤的发生发展，是著名的癌基因。而Akt能与PIP3结合，LINK-A是否在其中发挥了功能呢？研究者发现，敲降LINK-A会破坏AKT在Thr308和Ser473处磷酸化，导致AKT激活受损。表明LINK-A的存在增强了AKT-PIP3的相互作用。AKT抑制剂被用于肿瘤治疗，那么高表达的LINK-A是否可以拮抗AKT抑制剂（包括哌立福辛和MK2206）的作用呢？研究表明确实如此。
该研究首次发现于脂质结合的RNA，并证明LINK-A在AKT激活中发挥重要作用，有望成为癌症治疗的新靶点。
3.NATURE子刊：能与RNA结合的lncRNA
天然反义转录本是一类从其他转录本的反义链转录，并与之有重合部分的RNA分子。反义链RNA可以是mRNA，也可以是非编码RNA，而非编码RNA的形式占到了大多数。我们常见到的非编码RNA的名字，在编码基因名后加“-AS1”的，都属于此类RNA，比如HOXA-AS1等。
5月，Nature 子刊，Nature Cell Biology发表孙树汉教授的研究“The MBNL3 splicing factor promotes hepatocellular carcinoma by increasing PXN expression through the alternative splicing of lncRNA-PXN-AS1，该研究发现lncRNA-PXN-AS1是PXN的天然反义转录本，它的不同可变剪接变体，通过结合PXN mRNA的不同部位，发挥了不同的功能。
研究者发现剪接因子MBNL3可以显着的促进肝癌的发生，通过RNA测序的方法，他们发现lncRNA-PXN-AS1在MBNL3的作用下发生了可变剪接。在MBNL3存在时，lncRNA-PXN-AS1的第4外显子会留在成熟的非编码RNA中，命名为lncRNA-PXN-AS1-L，而敲低MBNL3后，第4外显子会被剪掉，命名为lncRNA-PXN-AS1-S。并且，长非的不同变体，对PXN的作用相反。（下图）
同一非编码RNA的不同剪接体会对肿瘤的生长造成不同影响吗？具体的机制是什么？研究者发现在肝癌细胞中过表达lncRNA-PXN-AS1的不同变体后，对肿瘤生长的影响是相反的。而其具体机制就是影响了PXN mRNA的稳定性。lncRNA-PXN-AS1-L与PXN mRNA UTR结合，提高PXN mRNA的稳定性。而lncRNA-PXN-AS1-S则没有这样的作用。RXN是癌基因，能促进肿瘤细胞的生长。
4.CELL子刊：能编码的长非编码RNA
非编码RNA真的不能编码吗？特别是像长非编码RNA这样，与mRNA这么相似，真的不能翻译吗？这个问题一直困扰了很多做非编码RNA研究的人。近年来，越来越多的研究表明，长非编码RNA具有编码能力！
10月，CELL子刊，Molecular Cell发表Guang-RongYa等人的文章“A Peptide Encoded by a Putative lncRNA HOXB-AS3 Suppresses Colon Cancer Growth”，证明长期以来被证明是非编码RNA的HOXB-AS3具有编码能力，并且其编码的小肽的肿瘤的转移中发挥重要作用。
研究者发现HOXB-AS3在肿瘤中高表达，并且通过预测，发现它具有小的开放阅读框。在HOXB-AS3的ORF前插入FLAG标签后，发现可以翻译出蛋白，而突变掉起始密码子ATG后，则没有蛋白产生。
过表达HOXB-AS3可以显着的抑制肿瘤的生长，而突变ATG的长非不可以，说明该长非主要通过翻译的蛋白发挥功能，而不是RNA分子本身。（下图）
通过IP技术，研究者鉴定到该小肽可以与hnRNP A1结合，通过影响下游基因的可变剪接发挥抑制肿瘤细胞转移的功能。
二、环状RNA（circRNA）
环状RNA是一类特殊的RNA，呈封闭的环状结构，与线性的RNA不同，没有5’和3’末端，因此免受RNA外切酶的剪切，稳定性更强。环状RNA的研究较长非编码RNA要晚，许多研究还集中在对环状RNA的鉴定上，包括不同癌症体系中环状RNA的差异表达情况和功能预测。另外，关于这样一类特殊的非编码RNA，它们的形成机制也是研究的热点。目前已鉴定到的大部分环状RNA都来自蛋白编码基因的外显子，另有一部分来自内含子，一部分来自非编码基因。虽然来自非编码RNA的环状RNA比例不高，但是功能却不小，著名的癌基因PVT1和ANRIL都可以产生环状RNA，并且参与肿瘤的发生发展。
1. Nucleic Acids Research：最全肿瘤特异性circRNA数据库
正如前文所写，通过第二代测序技术，我们积累了非常多的环状RNA数据，特别是在不同肿瘤中环状RNA的表达情况，充分利用这些数据，将为我们下一步探索环状RNA的作用机制，打下良好的基础。
来自武汉大学的何春江教授在Nucleic Acids Research发表研究“CSCD： a database for cancer-specific circular RNAs”。研究者收集了228个RNA测序数据，包括肿瘤以及正常组织的样品，一共鉴定了272152个癌症特异性表达的环状RNA。其中，有950962个只在正常组织中表达。研究者将数据整理成了友好的网站，感兴趣的读者可以登录CSCD， http：//gb.whu.edu.cn/CSCD，搜索自己感兴趣的环状RNA。
2.Pre-mRNA加工影响环状RNA的形成
由于目前鉴定到的大部分环状RNA都来自蛋白编码基因的外显子，而有时线性转录本mRNA与环状RNA的表达趋势一致，有时相反，所以，关于环状RNA的形成与mRNA存在什么样的关系，一直是研究的重点。
来自宾夕法尼亚大学和上海生化所的研究者，在CELL子刊Molecular cell上共同发表研究“The Output of Protein-Coding Genes Shifts to Circular RNAs When the Pre-mRNA Processing Machinery Is Limiting”，揭示环状RNA与线性RNA的生成比例关系。
研究者利用RNAi技术在果蝇中敲低剪接体，发现环状RNA显着上升，而相应的线性转录本mRNA则降低，说明剪接体与环状RNA的形成有关。环状RNA似乎对剪接体异常的容忍度更高。在疾病条件下，剪接体也会发生变化，它们的改变是否与环状RNA的异常表达存在关系呢？还有待进一步的探索。
3. SCIENCE：与miRNA互作的环状RNA
来自德国的科学家Nikolaus Rajewsky在国际顶级期刊SCIENCE发表研究“Loss of a mammalian circular RNA locus causes miRNA deregulation and affects brain function”，该研究首次证明环状RNA在体内in vivo条件下具有功能，意义重大！
研究者通过对AGO2-HITS的数据分析，发现CDR1as可以特异性结合miR-7，并且结合的位点多达70多个。有趣的是，在利用CRISPR技术稳定敲除CDR1as后，研究者发现mir-7的表达量显着下调。（下图）
关于环状RNA与miRNA的互作，在许多体系中均有研究和报道，但是他们关注的重点主要是环状RNA通过吸附miRNA，解除miRNA对相应靶基因的抑制，而对于环状RNA吸附miRNA后，对miRNA本身有什么影响，是未知的。
研究者猜测，环状RNA通过吸附作用，使miRNA更加稳定，所以在敲除环状RNA CDR1as后，miRNA显着降低。接下来，研究者检测了mir-7的前体表达量，发现在敲除CDR1as后没有明显变化，说明CDR1as并不影响mir-7的转录，而只影响成熟体的稳定性。
敲除CDR1as，miR-7显着下调，而miR-7的靶基因则显着上升，并且这些基因与神经息息相关。最后，研究者发现在敲除CDR1as后，小鼠对噪声的反应变得迟钝，类似人类的精神分裂的表现，说明CDR1as对维持大脑的正常运行有重要作用。
总的来说，2017年，非编码RNA领域取得了很多重磅级的研究成果，科学家们渐渐揭开了非编码RNA与多种分子复杂的互作网络，为我们展示了更加丰富的RNA世界。此外，除了研究目前已鉴定到的非编码RNA的功能，研究表明snoRNA以及tRNA都可以经过融合或者剪切产生新形式的非编码RNA，发现和鉴定新的非编码RNA以及探索它们的作用方式将成为下一个研究热潮。
