2005年9月2日  美国《科学》周刊309卷   第5740期   提要

RNA专题：测绘形态和功能
长期以来RNA一直不如DNA那样引人注目，但是这个状态正在改变。从生物化学的角度来看，RNA和DNA很相像，只是有一个不同的化学“字母”。RNA具有完成不同任务的能力，现在研究人员开始认识到RNA广泛的多样性。人们最了解的RNA类型是信使RNA（简称mRNA），它是按基因组的DNA模板在细胞核内组装出来的，没有遗传信息的序列在组装的过程中被排除，得到的是生成蛋白质的指令。mRNA分子然后迁移到细胞质中，那里的主要由RNA组成的、被称为核糖体的分子机器用mRNA的信息组装蛋白质。
但是，并不是所有的RNA都被翻译成蛋白。由RNA基因产生的非编码的RNA在翻译的过程中起关键的作用，也可能执行其他的任务。随着越来越多的非编码RNA的发现，人们更多地认识到我们对这些分子的功能知之甚少。有些非编码RNA是“小RNA”,它们能干扰基因表达，这也许能帮助解释象人类这样的复杂动物如何能有相对小的基因组。MicroRNA是一类小RNA，它们也许调节所有人类基因的三分之一以上。最后，象蛋白质但不象DNA，自然的RNA能催化生物化学反应。核糖体本身基本上是一个RNA酶，或称核糖酶。实际上，根据“RNA世界”的假说，在有细胞之前，RNA也许组成了最原始的生命形式，因为它能干DNA和酶的工作。
这个RNA专题部分介绍了新RNA研究的一些令人兴奋的成果，包括一组综述文章和“观点”文章，本期所有的生命科学类论文都是有关RNA研究的。
专题介绍：In the Forests of RNA Dark Matter, Guy Riddihough

丙肝病毒利用肝脏RNA
研究发现丙肝病毒似乎靠肝脏细胞产生的microRNA，这个发现也许能带来新的对付乙肝病毒的方法。MicroRNA是通过RNA干扰来调基因表达的小RNA分子。在这项新研究中，Catherine Jopling和同事显示，在肝脏中丰富表达的microRNA 122与丙肝病毒RNA基因组的非编码区域相互作用，肝脏是丙肝病毒复制的地方。这个相互作用导致丙肝RNA的增加，也可能导致病毒在肝脏的长期存在。将这个microRNA的活性去掉可能是一个有用的治疗丙肝的战略，全世界估计有1.7亿人被丙肝病毒感染。
报告：Modulation of Hepatitis C Virus RNA Abundance by a Liver-Specific MicroRNA, Catherine L. Jopling, MinKyung Yi, Alissa M. Lancaster, Stanley M. Lemon, and Peter Sarnow

越少的基因 越多的非编码RNA
本期两篇论文通过观测部分小鼠基因组从DNA到RNA的转录，为哺乳动物基因组的复杂性提供了详细的描述。这项研究旨在确定DNA到RNA转录的起始和终止位置，它证实了、也扩展了最近一些工作提出的转录过程具有高度变化性的观点。这个大的国际研究组还找到了新的编码蛋白和非编码的转录物，并发现非编码转录物比过去认为的要多。一篇相关的“观点”文章的作者写道，“小鼠基因组中令人惊讶的62%被转录”，在研究人员找到的181,000 个独立的RNA转录物中，约一半为非编码RNA。
在制造RNA过程中，从模板DNA转录的那链被称为“有义链”，另外那链被称为“反义链”。两篇新论文中的第二篇提出，反义转录比过去的研究所估计的要常见的多。这些研究人员报告说，70%以上的测绘出的RNA转录单元，与来自DNA的相对应链的转录物有某种程度的重复。此外，研究人员还发现打乱反义RNA能改变相应的有义mRNA的表达，这意味着RNA的反义链在哺乳动物转录控制上起作用。Jean-Michel Claverie在“观点”文章中写道：“转录不再是一个简单的过程，它将会变得多复杂呢？”
报告：The Transcriptional Landscape of the Mammalian Genome, The FANTOM Consortium, P. Carninci, et al.
报告：Antisense Transcription in the Mammalian Transcriptome, RIKEN Genome Exploration Research Group and Genome Science Group (Genome Network Project Core Group) and the FANTOM Consortium, S. Katayama, et al.
观点：Fewer Genes, More Noncoding RNA, Jean-Michel Claverie

非编码RNA的作用
看来基因组中所包括的非编码RNA比过去认为的要多很多，这就提出了一个问题：这些非编码分子的作用是什么? Aarron Willingham和同事通过寻找进化保守，用一大批基于细胞的RNA干扰试样，发展了一个识别功能非编码RNA的方法。他们分析了名为NRON的非编码RNA，这是转录因子NFAT的一个阻抑物，NFAT在某种类型的免疫响应以及心脏、维管结构、肌肉结构、和神经组织的发育中是必要的。在一篇相关的“观点”中，John Mattick 写道，非编码RNA转录的程度之广，很可能人类基因组的被称为“杂物”DNA的大部分是通过RNA起作用的。
报告：A Strategy for Probing the Function of Noncoding RNAs Finds a Repressor of NFAT, A. T. Willingham, et al.

人类和黑猩猩的进化
研究人员用即将发表的黑猩猩基因组序列数据，分析了遗传物质随时间的变化在人类和黑猩猩从他们的共同祖先分离的过程中所起的作用。Svante Paabo和同事比较了人类和黑猩猩的基因表达模式以及大脑、心脏、肝脏、肾脏、和睾丸中相应的基因序列。他们发现基因序列和它们的表达模式以类似的方式进化，而且这一人类和黑猩猩的进化在总体上与分子进化的“中性学说”相符合。根据这个学说，遗传变化中的大部分既没有正面作用也没有反面作用，但是它们通过一个叫“遗传漂移”的过程也被传给后代。但是在睾丸表达的X染色体上的基因表现出“正选择”的证据。正选择指基因的变异看来给人类和黑猩猩的祖先带来了优势。尽管大脑中的基因表达与其它分析了的组织中的基因表达的变化少，但是研究人员发现大脑中的基因在人类比在黑猩猩积累了更多的变化，意味着大脑在人类进化中有特殊作用。
科学特快报告：Parallel Patterns of Evolution in the Genomes and Transcriptomes of Humans and Chimpanzees, Philipp Khaitovich, et al.

类人猿研究的未来
黑猩猩基因组可能帮助回答“什么使我们成为人”这个问题，但是回答这个问题也需要有更多的关于当类人猿是什么样的信息。本期两篇研究评述讨论了我们从研究黑猩猩和其他类人猿中已经得到的知识，以及保护这些物种的需要。Edwin McConkey 和Ajit Varki描述了补充我们对黑猩猩基因组了解所必需的研究方向，包括测量其他灵长类的基因组序列，以及将人类的基因表达与其他灵长类的做比较。作者写道，这些努力必须考虑到道德问题，因为仅仅为了获得组织样品而杀死一只类人猿是不能被接受的。所以需要建立一个类人猿保护者(比如保护地和动物园工作人员)的网络，在类人猿正常死亡或因患有不治之症而安乐死之后，能够得到它们的组织样品。在另一篇研究评述中，Marc Hauser回顾了他观察类人猿的经历，从野外观察中学到了那些有关黑猩猩的东西，以及在不久的将来也许将没有可供观察的野生黑猩猩个体的危险。
研究评述：Thoughts on the Future of Great Ape Research, Edwin H. McConkey and Ajit Varki
研究评述：Beyond the Chimpanzee Genome: The Threat of Extinction, Marc D. Hauser