摘要:进入21世纪以来，非编码RNA和非编码基因的研究越来越引起人们的关注。2010年12月7日的《科学》杂志(Science)在评选本世纪前10年的十大科学突破时，首先提到的就是基因组中的暗物质(the genome's "dark matter")。近10年非编码RNA领域发展如此迅速，首先源于20世纪90年代开展的基因组研究和随后的比较基因组研究。海量的基因组序列数据证实：DNA上编码蛋白质的区域(也就是通常说的基因)只占人类和其他高等动、植物基因组的极小部分，在人类不会超过整个基因组的3%，其余部分都不编码蛋白质或多肽。而且，随着生物从简单到复杂、从低级到高级，非编码序列在基因组中所占的比例也单调地增加，说明非编码序列是有功能的；近年来大量转录组的新实验结果表明，基因组中的非编码序列是可以表达的，其表达产物就是非编码RNA，转录组的研究说明基因组中的非编码序列是有信息发放的；此后，越来越多的事实证明非编码RNA具有重要的生物功能，microRNA(miRNA)的研究就是最突出的例子。上述的进展明确地告诉我们数量巨大的非编码RNA是有待挖掘的生物宝库。当今，非编码序列、非编码基因和非编码RNA的研究已成为生物学领域的研究热点，重新唤起了科学家们对“RNA世界”的重视及对“生命起源于RNA分子”这一命题的兴趣。目前，这一领域值得关注的问题很多，比如：
1 长非编码RNA系统发现和功能研究
尽管长度小于50个碱基的非编码RNA(如microRNA和piRNA等)的研究已取得突破性进展，但长度大于100个碱基的非编码RNA，还有数以万计功能尚未发现。长非编码RNA不仅数量巨大，更为重要的是它们能折叠为特定的空间结构，因此它们与其他生物分子相互作用的方式是不同于microRNA的。虽然到目前为止，才知道了几百个长非编码RNA的功能，但已涉及到：转录调控、转录后调控、翻译调控、表观遗传调控、基因印迹以及端粒系统等。近年来还发现了一些新类型的长非编码RNA，如ceRNA和环RNA等。所以，进一步开展非编码序列、非编码基因和非编码RNA的研究，系统发现新的长非编码RNA，研究它们的空间结构与功能，可能为我们带来更多的创新机会。
2 非编码RNA是生物网络的元件
近年来的大量新研究成果表明非编码RNA是许多生命过程中富有活力的参与者。一些科学家认为成千上万非编码RNA分子组成了巨大的分子网络调节着细胞中的生命活动，它们与蛋白质网络相对应，同时这两类网络必然有紧密的相互作用，从而构成更复杂的网络。所以未来的网络至少是双色的才更符合生命活动的实际。
3 非编码RNA调节的多样性
非编码RNA在发挥生物学功能时的作用方式是多种多样的，以miRNA为例：它的负调控作用不仅存在于靶mRNA的3'UTR区，也可发生在5'UTR区；miRNA不仅具有负调控作用，在特定条件下也可以激活基因的表达；最近的研究表明，miRNA不仅可通过调节mRNA的表达发挥生物作用，还可以通过调节蛋白来发挥生物功能。
miRNA的作用方式尚且如此复杂，其他非编码RNA行使功能的途径可能更为多样。
4 非编码RNA与疾病紧密相关
非编码RNA，特别是miRNA，与疾病相关的研究已数不胜数。长非编码RNA也和人类疾病紧密相关，仅以肿瘤为例：PCGEM1与前列腺癌有关；His-1是白血病致病因素，而且参与了癌变代谢通路和细胞周期调控； MALAT-1的转录本是一条8000多个碱基长度的非编码RNA，该基因与非小细胞肺癌有关。上述一些成果正逐渐走向临床。非编码RNA研究是一个紧密结合实际，又可迅速用于实际的领域，应特别关注从基础到应用的转化。 为了让广大读者了解非编码RNA领域的进展，本刊特意组织了这个专辑。邀请国内RNA研究领域的5位知名专家对该领域当前的进展与挑战作了综述。屈良鹄教授介绍了microRNA和细胞信号通路间的相互作用及其对两者功能发挥的关键作用，并探讨了其生物学意义；邵宁生教授的综述介绍了在不同细胞或同一细胞的不同状态下microRNA发挥生物学功能的时序特异性和组织特异性，说明microRNA在机体内工作的复杂性；张辰宇教授结合自己多年的研究实践叙述了人体体液中microRNA的起源与功能，对分泌RNA和循环RNA概念作了论述，并探讨了它们在临床医学领域的潜在诊断功能；施蕴渝教授从结构生物学出发综述了RNA分子伴侣Hfq是如何促进sRNA和mRNA相互配对的；鲁志教授介绍了长非编码RNA研究中的各种生物信息学的工具与方法。希望大家对这些文章感兴趣，也希望它们能给大家带来知识与帮助。

摘要:MicroRNA(miRNA)，广泛存在于多种生物中，在基因表达调控的转录后水平上发挥着重要的调节作用．细胞信号通路转导外界刺激进而引发一系列生理和病理效应，决定着细胞的功能和命运．而miRNA和细胞信号通路间的相互作用对于二者的功能发挥起着关键作用，本文将从信号通路对miRNA的调控和miRNA对信号通路的调节两方面综述二者的相互作用，揭示整合miRNA的细胞信号通路及其生物学意义．

摘要:最近大量的研究表明micro RNAs(miRNAs)是一类重要的调控因子．曾经被认为是非常不稳定的RNA分子——miRNA，却可以稳定存在于血液和其他体液中．更加重要的是，细胞外miRNAs被发现和多种疾病密切相关，它们可以作为诸如肿瘤等各种疾病的非侵入性生物标志物．然而，目前关于细胞外miRNA的来源以及生物学功能还不甚清楚．本文将总结最近细胞外miRNA的研究进展，并将重点介绍细胞外miRNA在疾病诊断及治疗中的作用．

摘要:MicroRNA(miRNA)是一类广泛存在于动植物中大小约22nt的内源单链非编码小RNA分子，通常在转录后水平负调控其靶基因的表达，在机体生命活动的各个过程中(如细胞增殖和分化、凋亡、疾病的发生发展等)发挥着重要的调节作用．越来越多的研究表明，miRNA的表达具有时序特异性和组织特异性．每种miRNA针对的数个甚至上百个潜在靶基因，在不同的细胞或同一细胞的不同状态下是否能发挥功能性靶标的作用也有所不同．这些研究结果不但说明miRNA及其靶标具有时空动态变化的特性，而且也提示miRNA在机体内发挥作用的复杂性．本文就miRNA及其靶标时空动态变化的相关研究进展做一综述，期望对深入了解miRNA的功能提供新的思路．

摘要:RNA分子伴侣Hfq是细菌重要的转录后调节因子，它能够帮助非编码small RNA(sRNA)与目标mRNA配对．mRNA rpoS编码的稳态sigma因子σ^S是大肠杆菌中应激响应的核心调控因子．在低温下，Hfq蛋白对于sRNA DsrA介导的mRNA rpoS的翻译激活是必需的．然而，Hfq使用何种机制来促进sRNA和mRNA配对一直有两种并不互斥的模型存在：Hfq远侧和近侧两个表面同时结合sRNA和mRNA，使得两条RNA相互靠近，便于形成碱基配对；Hfq可能结合一条或者两条RNA，改变它们的二级结构或者三级结构，从而促进sRNA-mRNA配对的实现．最近的研究报道，成功在体外捕捉到了sRNA-Hfq-mRNA三元复合物，测定了AU₆A-Hfq-A₇三元复合物的晶体结构，并且在大肠杆菌体内证实了三元复合物的形成对于Hfq帮助sRNA DsrA激活mRNA rpoS的翻译是重要的．本文以sRNA DsrA和mRNA rpoS为例综述了蛋白质Hfq与RNA的结合特性，同时也讨论了sRNA-Hfq-mRNA三元复合物的存在对于研究sRNA介导的调控机制的一些启示．

摘要:非编码RNA (noncoding RNA，ncRNA)是指不被翻译成蛋白质的一类RNA，近几年来关于它们的功能研究越来越引起人们的重视．现在已经发现了一些中小型ncRNA，比如microRNA、snoRNA、tRNA等，但是关于长ncRNA(lncRNA)的研究还不够完善．本篇综述回顾了 ncRNA特别是 lncRNA的生物信息学研究进展，包括它们的研究历程、基本特点、与疾病的关系，以及对已有的预测非编码RNA的计算机方法进行了分析和比较，并且介绍了利用机器学习模型整合新一代高通量测序数据的方法．

摘要:一定浓度的甲醛可以引起蛋白质的异常修饰、功能丧失、细胞死亡。虽然甲醛的细胞毒性已见报道，但甲醛影响神经细胞周期及其分子机制等尚不明确．本文采用不同浓度甲醛与神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y共孵育，观察到甲醛对细胞周期的影响取决于甲醛的浓度．当甲醛浓度([FA])≤0.1 mmol/L(细胞培养48 h)，细胞周期与对照相比，无显著性差异．当甲醛浓度增加(0.1 mmol/L <[FA]≤0.2 mmol/L)，S期和G2/M期细胞比例显著增加；当[FA] = 0.3 mmol/L时，细胞增殖被显著抑制，大量细胞滞留在S期(46.28%)，G2/M期细胞仅占16.05%．将细胞同步到G2/M期，用0.1～0.3 mmol/L甲醛孵育，尽管G2/M期细胞都有一定程度的减少，但S期细胞显著增加；将细胞同步化到S期，与0.1 mmol/L甲醛孵育，则G2/M期细胞有一定程度的减少；与0.3 mmol/L甲醛孵育，表现为G2/M细胞显著减少，S期细胞极度增加．在相同条件下，Sprague-Dawley (SD)大鼠原代皮层神经元，也表现出G2/M期细胞比例随甲醛浓度升高而降低，S期细胞比例随之增加的现象．当0.1 mmol/L≤[FA]≤0.2 mmol/L时，细胞出现明显的早期或晚期凋亡；当[FA]≥0.3 mmol/L时，DNA损伤明显，细胞出现凋亡和部分坏死．以上结果提示，低浓度甲醛(0.1 mmol/L≤[FA]≤0.2 mmol/L)主要通过引起DNA超甲基化而抑制S期DNA的合成，高浓度甲醛([FA]≥0.3 mmol/L)则造成DNA的损伤，从而影响细胞周期的进程．

摘要:通过克隆分离鉴定得到大鼠硝基还原酶结构域蛋白1(rNOR1)，发现rNOR1 cDNA含有1 418 个碱基，编码含379个氨基酸残基的rNOR1蛋白．rNOR1与人类NOR1 (hNOR1)和小鼠NOR1 (mNOR1)的同源性分别为89% 和93%，这三种同源蛋白都含有OSCP1家族的保守结构域．rNOR1基因在大鼠睾丸中选择性高表达，而且与之同源的人类hNOR1也选择性高表达于睾丸中．通过免疫组化检测人类不同睾丸癌中的hNOR1蛋白表达，发现hNOR1蛋白在非癌变睾丸组织和胚胎性癌组织中高表达，而在精原细胞癌和分化型非精原细胞癌(畸胎瘤，卵黄囊瘤)中低表达．这些数据表明，hNOR1可能是一种睾丸选择性表达基因，睾丸癌hNOR1表达的改变或许可以帮助我们阐明hNOR1蛋白在生殖细胞系肿瘤发生中的功能．

摘要:在自然的视觉中，投射到视网膜上的视觉图像总是在不停地变化，而人类的感知系统依然可以准确高效地识别物体.因此，人类的感知系统有相应的快速处理机制以应对这种动态变化．然而，前人的实验都是在相对稳定的刺激条件下研究人类被试的感知系统对一个刺激参数的反应，比如在固定对比度下测试朝向分辨能力，或在固定朝向测定对比度分辨能力，而朝向和对比度同时变化时，人类对这两个参数的分辨能力仍然缺乏研究．因此，在本实验中，我们使用朝向和对比度同时变化的刺激,研究了人类被试对朝向和对比度的分辨能力．结果表明，在这种动态变化的条件下，被试对朝向和对比度的分辨阈值都有显著性的降低．而且，朝向分辨阈值降低的幅度与在固定对比度参数条件下的分辨阈值成负相关，即在固定对比度条件下朝向分辨阈值较高的被试，在朝向和对比度同时变化条件下，其朝向分辨阈值降低的幅度相对要大，朝向分辨能力也就相对地提高更大．对比度分辨能力也呈现同样的规律．这些结果说明，朝向和对比度的同时变化提高了被试对朝向和对比度的分辨能力，一个参数变化时其分辨能力越低的被试，两个参数变化时其分辨能力提高的幅度就越大．揭示了视觉系统处理这种多刺激参量信息变化的能力和机制，对人类视觉系统在真实的视觉过程中如何处理朝向和对比度信息提供了认识．

摘要:阿片受体激动剂与特定阿片受体亚型结合，常用来治疗与外伤、癌症或心脏病相关的严重疼痛，是十分有吸引力的药用物质．阿片受体有3种经典亚型(δ, κ, μ)，均有与其对应的激动剂．δ阿片受体(DOR)激动剂因其还有明显的抗焦虑、抗抑郁和器官保护作用，是非常有前景的药物．本文研究了一批共102个N-取代螺环哌啶类似物作为δ阿片受体激动剂的分子，采用比较分子力场(CoMFA)和比较分子相似性指数(CoMSIA)两种分析方法对所有分子进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)研究，其中基于疏水场和氢键供体场参数建立的CoMSIA模型最佳，其模型结果为：Q²=0.501，R²_ncv=0.787，R²_pre=0.780，证明模型自我吻合良好，同时有较强的内部及外部预测能力．而模型的等势线图分析表明，在R₁处引入疏水性的取代基及在R₂处引入亲水性的取代基或氢键供体基团对提高激动剂活性有利．这些结论有助于更好地理解N-取代螺环哌啶类似物作为DOR激动剂的机理，为新型的δ阿片受体激动剂的设计和优化提供一定的指导．

摘要:蛋白质内部多个位点的翻译后修饰在基因的功能调节过程中发挥重要作用，基因的点突变体在其结构和功能研究中发挥非常关键的作用，因此，高效、快速构建基因的多个点突变体在基因的功能研究中意义重大．本研究在建立了对目的基因进行高效准确的单点突变方法的基础上，以SRrp53点突变体的构建为例，设计了新型的以反向PCR为基础的多个点突变的实验流程，获得的多位点突变体质粒经测序后均与预期相符，将测序正确的多位点突变体质粒转染293T细胞后，均表达了分子质量正确的蛋白质．以上结果表明，该实验设计方案能够高效、方便地用于基因多个点突变体的构建，为进一步研究它们的分子功能打下了基础．