导语

传统研究中，lncRNA被认为主要起到调控基因表达和细胞功能的非编码作用，但近年来的深入研究发现，部分lncRNA具有编码能力，可以转译出短的开放性阅读框（smORF）并编码功能性微肽（peptide）和蛋白质，进而调控生命活动，尤其是一些多肽在细胞信号传导、细胞周期调控和细胞凋亡方面发挥重要作用。

smORF和微肽

肽（peptide）是小分子的蛋白质，ncRNA可以编码蛋白质短肽（ncPeps）;真核生物的蛋白质长度中位数为361aa，某些较短的氨基酸链被称为肽，在基因组中存在数十万上百万个小于100个密码子的短开放阅读框（smORF），smORF编码产生的多肽（SEP）来表示那些实际翻译的少于100个aa的蛋白产物。

SmORF包含多种类别，包括惰性DNA序列到转录和翻译的翻译顺式调控因子，然后产生功能性多肽，动物基因组中不同肽编码类别的smORFs有很大区别，可以代表基因、肽和蛋白质进化的步骤。

在小鼠中具有功能的smORF

某些ncRNA可以编码少于100个氨基酸的短肽，编码这些肽的序列被称为小开放阅读框（smORF），其中许多以传统的AUG起始密码子开始，但以非典型终止密码子结束;进而。ncPeps正逐渐成为一类新的功能分子，参与多种细胞活动过程，并在不同疾病的发病机制中表达失调。

参与治疗诊断学的ncRNAs衍生小肽的种类

lncRNA编码微肽

上文中介绍过lncRNA可以调节基因的表达，会参与调节表观遗传;同时越来越多的研究发现一些lncRNA具有与编码基因相当的外源性特征，一些带有smORFs的lncRNA可以被翻译成肽。并且基于发育生物学的研究已经证明，一部分lncRNA可以与一个或多个核糖体结合，表明lncRNA可以翻译成肽或蛋白质;同时生物信息学分析显示，与典型的编码基因不同，lncRNA与核糖体的结合在不同物种中更为保守，并且多为低丰度表达，因此多起到一些调控作用。

斑马鱼胚胎内细胞

迁移相关的lncRNA ENSDARG00000094729

含有 58-aa smORF，可编码产生肽Toddler

lncRNA编码微肽的预测

通过基于密码子比对的PhyloCSF和编码预测的CPS和sORF finder，以及编码区识别工具CRITICA和微肽检测管线micPDP计算得分。

lncRNA编码微肽的验证

通过生信分析鉴定到的短肽，需要借助实验手段验证其真实性。

（1）定量验证和翻译组

为了确定编码微肽的lncRNA是否活跃表达，需要用RT-PCR评估筛选出的编码微肽的lncRNA的表达情况（一般而言，表达微肽的lncRNA相对其他lncRNA会表达更活跃一些）;同时从组织或细胞中分离纯化核糖体，进行RNC-RT-PCR（翻译组定量检测），评估目标lncRNA是否处在翻译状态中。

编码微肽的lncRNA和核糖体结合情况

（2）GFP验证编码多肽的真实性

为了验证编码微肽的smORF的活性，构建一系列载体：根据lncRNA上不同的ORF设计验证流程，在ORF后加上突变的GFP，只需要看那个ORF能带动后边的突变GFP正常表达，就可以知道具体LncRNA翻译的短肽了。

转染的GFP构建载体后的lncRNA微肽表达情况

（3）基于MS鉴定多肽

基于MS的蛋白质组学，直接检测组织中的分离出的蛋白（其中微肽的含量低），根据基于MS的微肽蛋白分析工作流程，工作流程是根据MS鉴定到的肽段进行搜库（跟常规蛋白组一样，但是需要借助微肽数据库），常用的微肽数据库有：Myoregulin、Myomixer、Minion、HOXB-AS3和SPAR 、NoBody、LINC-PINT等数据库。

基于MS发现有lncRNA编码的微肽的工作流程

ncPeps数据库

ncPeps相关的数据库资源，有cncRNAdb、FuncPEP、LncPep、ncEP、PepTransDB、SmProt、sORFs.org、SPENCER和TransLnc、CodLncScape等这些数据库可以为研究者提供详尽的ncPeps和相关ncRNAs的全面信息，研究者可以借助上述数据库探索ncPeps在细胞生物过程和疾病中的功能，以及挖掘特征性ncPeps的潜在应用价值。后续推文会重点介绍上述微肽相关的数据库。

CodLncScape数据库框架

LncRNA编码多肽研究案例

LncRNA翻译成短肽的故事，第一步是要验证短肽存在的真实性，根据lncRNA上不同的ORF设计验证流程，在ORF后加上突变的GFP;这个GFP把起始翻译的ATG替换成了ATT，于是只需要看那个ORF能带动后边的突变GFP正常表达，就可以知道具体LncRNA翻译的短肽了。

第二步，在找到lncRNA翻译出的短肽后，就需要验证这个短肽可能的功能，使用柯霍氏法则进行验证，验证结果发现：高表达短肽可以促进肿瘤的恶性表型。

第三步，需要构建编码短肽的目标lncRNA的上下游调控路径，文中找到了lncRNA的m6A甲基化修饰，并证实了和短肽相互作用的蛋白NIPSNAP1。

第四步，区分lncRNA调控和lncRNA表达短肽的调控的区分，细胞系中分别表达LncRNA和短肽的细胞系，结果发现短肽高表达的细胞，肿瘤的上皮细胞恶性转化更高：

研究结果揭示了lncRNA AFAP1-AS1在调节细胞过程中的作用，lncRNA AFAP1-AS1编码线粒体定位肽ATMLP，通过促进线粒体自噬来增加肿瘤细胞的活力;lncRNA AFAP1-AS1上的ORF起始区域的m6A甲基化可以吸附核糖体，进而编码短肽，上述短肽可以充当致癌基因促进肿瘤细胞的活力。

参考文献

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