能表達蛋白的lncRNA！

長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)是長度大於 200 個核苷酸的非編碼 RNA， 研究表明，lncRNA 在劑量補償效應(Dosage compensation effect)、表觀遺傳調控、細胞周期調控和細胞分化調控等眾多生命活動中發揮重要作用，成為遺傳學研究熱點。

但是lncRNA能夠拮抗由同一條基因轉錄的剪切體mRNA所表達蛋白的機制，這個你們知道嗎？

今天X濕兄給大家帶來一篇Cell的文章解讀，看看別人家的實驗室是如何如何根據實驗現象，順藤摸瓜、庖丁解牛之後發現一種全新的lncRNA作用機制的。

（一）細胞現象：紫外線輻射導致細胞轉錄的起始、延伸都受抑制

眾所周知，凡是影響細胞轉錄和mRNA正常剪切的因素，會對基因的表達以及細胞存貨產生致命影響。紫外線的輻射會劇烈抑制RNA聚合酶II的轉錄起始、以及轉錄的延伸，但是具體的機制仍然知之甚少。紫外輻射會嚴重影響RNA聚合酶II的磷酸化過程、改變其結合DNA的TATA box活性，而且還能導致染色質的修飾重塑，這使得與轉錄相關的DNA損傷應急機制更複雜。

有研究表明當有環境壓力時，細胞RNA的表達會多樣化，以應對壓力很重要的一點是，細胞對於前體mRNA的剪切加工都是隨著RNA的延伸就開始了。

於是作者對紫外線輻射造成的基因組範圍內的轉錄過程、轉錄本的剪切方式進行了研究。

（二）紫外線照射導致轉錄延伸速度立刻下降

1) 檢測技術原理：DRB(核苷類似物，導致延伸終止)，然後用global run-on sequencing (GRO-seq)對核內新生8,148個轉錄本進行測序

2) 結果：輻射導致細胞的RNA轉錄延伸停滯，轉錄本的長度立刻變短被照射2~12小時後，轉錄延伸的速度變為約40base/min，是正常速度的1/40。

（三）RNA聚合酶II結合啟動子也受到影響

（四）UV輻射誘導不同的轉錄本形成

作者用二代測序技術檢測UV輻射對於轉錄本剪切方式的影響，作者發現298個基因產生了435個新的轉錄本。

作者對435個新的轉錄本進行了分析，發現了6種不同剪切方式，其中alternative last exon (ALE)的轉錄本最多，佔了36%：156 ALE 剪切轉錄本（105基因），例如基因HERC4、INTS6。

其中78%的ALE轉錄本長度更短，這也提示ALE short的轉錄本可能發揮著很大的功能。

（五）這些ALE short對於UV輻射有生理意義嗎？

經過分析，84個有ALE short轉錄本的基因都是和轉錄過程相關的基因（Gene Ontology資料庫），可以大膽滴推斷，ALE short估計是為了抵抗UV輻射破壞而產生的，有著重要的生物學意義。

作者又把這些基因和轉錄相關的DNA損傷應急反應相關的因子資料庫進行交叉打分，驚人地發現其中有28個基因的評分最高，得到最高分的叫做ASCC3.

（六）順鉑、喜樹鹼、UV輻射都傾向於表達ASCC3 ALE short

ASCC3正常轉錄本的長度是373.5kb，ASCC3 ALE short轉錄本長度是25kb，共有前三個相同的外顯子，而第四個外顯子是ASCC3 ALE short所特有的。

把細胞暴露於順鉑和喜樹鹼條件下，也有相似的結果，這說明這種加工方式是一種普遍存在的應急方式。

（七）UV輻射後ASCC3蛋白阻礙轉錄過程（siRNA驗證），而ASCC3 ALE short卻促進

作者通過siRNA驗證了ASCC3 long轉錄本阻礙了轉錄。

而ASCC3 ALE short轉錄本對轉錄過程卻有著促進的效果。

作者又通過CRISPR/CAS9將ALE效應敲除，ASCC3 ALE short無法轉錄，但是ASCC3 long依然正常表達，結果發現細胞很難再UV輻射後恢復轉錄。

（八）ASCC3的長短轉錄本是相互拮抗的嗎？

作者嘗試從更多的基因轉錄水平去驗證。

ASCC3 ALE short敲除株：108個基因的表達下調了

ASCC3 long敲除株：107個基因的轉錄本上調了

（九）ASCC3 ALE short作為非編碼RNA行駛作用

ASCC3 ALE short是可以表達蛋白序列的，但其表達的蛋白經驗證不參與轉錄調控

作者構建了轉錄ASCC3 ALE short的載體，但是人工地在翻譯起始就加入了終止子，保證蛋白無法表達，結果發現，ASCC3 ALE short依然能夠發揮功能

而且作者用探針原位雜交的方式發現ASCC3 ALE short都集中在細胞核中，敲除了ASCC3 ALE short則沒有相應的定位出現。然而ASCC3 long卻即出現在細胞核中，也出現在細胞質中。

此案最終可以結案了：ASCC3 ALE short作為非編碼RNA發揮功能。

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