研究人员已确定大约700种长非编码RNA（通常称为lncRNA）在睾丸中的空间排列。他们的发现显示，睾丸中lncRNA的丰度远高于以前的想法，这表明这些分子在男性生殖中可能扮演着比以前认为更为重要的角色。
多伦多大学的研究人员已确定大约700种长非编码RNA（通常称为lncRNA）在睾丸中的空间排列。他们的发现显示，睾丸中lncRNA的丰度远高于以前的想法，这表明这些分子在男性生殖中可能扮演着比以前认为更为重要的角色。
研究团队对果蝇睾丸中lncRNA的定位进行了全面分析，果蝇是一种被广泛使用的生物医学研究模型生物。研究发现，lncRNA基因的数量和表达水平远高于预期，挑战了先前对于它们不重要性的假设，这种假设源于lncRNA不产生蛋白质的观点。
“长非编码RNA引发争论，因为它们的功能仍然在很大程度上是不明确的，如果它们有的话，”研究的联合作者、加拿大多伦多大学Donnelly细胞和生物分子研究中心的分子遗传学博士生Matthew Jachimowicz表示。“围绕lncRNA的普遍不确定性部分源于对它们在不同基因组中以低水平表达的假设。我们的发现与这种观点相矛盾，并提出了lncRNA在精子进化和发育中的众多潜在角色。”
该研究已发表在期刊Nature Communications上。
在动物王国中，精子的发育涉及最高的基因表达水平，其中lncRNA基因的表达甚至比编码基因更为丰富，并且持续时间更长。Y染色体在精子成熟过程中独占表达，由于其独特的遗传特性，包括可转座元件、卫星重复序列和假基因，给研究人员带来了特别的挑战。
可转座元件是能够在基因组内重新定位的DNA序列。卫星重复序列由更大块的重复DNA序列组成，而假基因的结构类似于基因但不编码蛋白质。
这些重复的非编码元素在Y染色体中的存在导致其在除精子生成外的所有发育阶段都被沉默。然而，它们可能通过将非编码元素整合到关键基因中而危及精子，导致突变、精子功能障碍或出生缺陷。
研究团队确定了可以减轻可转座元件潜在有害活动的lncRNA基因，使它们保持在促进新基因发展的水平而不是引发现有基因突变。
“研究表明，成熟的精子含有编码和非编码基因的RNA，”Jachimowicz表示。“精子细胞核中非编码RNA的存在可以影响代谢过程和行为，持续数代。”
研究小组还发现了一种新型的基于lncRNA的颗粒存在于精液中，这可能在生殖中发挥作用并影响后代。他们提出，这些新型的基于lncRNA的颗粒可能来源于精子和非精子细胞，可能传递复杂的细胞间信号。
“我们识别的许多lncRNA在之前的研究中被忽视，因为它们缺乏聚腺苷酸化，”该研究的主要作者以及Donnelly中心的实验室技术员Catherine Shao解释道。“这个过程涉及向RNA分子添加一条腺苷酸尾，这使其稳定并防止降解。事实证明，大多数lncRNA并没有进行聚腺苷酸化，这就是为什么传统检测方法错过了如此多的lncRNA。”
“我们发现睾丸中lncRNA表达升高对于揭穿lncRNA主要是非功能性这一观念至关重要，这一观点主要基于对低表达水平的观察，”该研究的主要研究者、Donnelly中心和Temerty医学院的分子遗传学教授Henry Krause表示。“尤其是，新发现的基于lncRNA的颗粒具有为新型基于RNA的疗法的创造做出贡献的潜力。”
