MALAT-1简介
MALAT-1的发现2003年，Ji等从初期非小细胞肺癌患者的肿瘤细胞中筛选出数个差异表达基因，其中包括含一个与肺癌转移和预后相关的未知转录物，采用RACE法扩增到一个长约940nt的片段，经检索比对...
MALAT-1的发现
2003年，Ji等从初期非小细胞肺癌患者的肿瘤细胞中筛选出数个差异表达基因，其中包括含一个与肺癌转移和预后相关的未知转录物，采用RACE法扩增到一个长约940nt的片段，经检索比对，该片段定位于人染色体11q13，属于长约8.7kb的a基因。Ji等根据其与NSCLC发生发展的关系，将a基因转录物重命名为肺癌转移相关转录本1（MALAT-1），后来也被称作NEAT2。MALAT-1缺乏有意义的开放性编码框，在体外无法翻译蛋白质，属长链非编码RNA（lncRNA）。MALAT-1是第一个与肺癌疾病相关联的长链非编码RNA。10多年前发现关于MALAT-1的大量数据积累，包括MALAT-1与其他癌症细胞或疾病的关联、对其生物合成的见解、与其他细胞的相互作用及分子机制等。
通过差减杂交在非小细胞肺癌中筛选到一个高表达的转录本MALAT-1.
lncRNA的来源
MALAT1 编码基因定位于染色体11q13.1，转录本序列长约 8 kb，属于基因间转录本。MALAT1由多个启动子控制转录，至于哪个启动子占主导，哪些因素调控启动子转录有待进一步研究，研究人员数据表明A549细胞启动的转录本位优势转录本。在人的SK-N-SH神经母细胞瘤细胞株，垂体后叶催产素能够增强MALAT-1表达，而且cAMP反应原件结合蛋白与MALAT-1启动子结合是MALAT-1在神经母细胞瘤重要调控因子。
《MALAT1 -- a paradigm for long noncoding RNA function in cancer.》J Mol Med (Berl). 2013 Jul;91(7):791-801.
MALAT-1的结构剪切
在转录后水平，两个内源RNA酶-RNaseP和RNaseZ可以修饰MALAT-1。初生的转录产物MALAT-1在其多聚腺苷酸位点上游几百碱基处可形成tRNA样三叶草二级结构，此结构能被RNaseP特异识别，RNaseP结合三叶草结构后迅速在其最近上游端进行剪切，形成大小为7072nt的MALAT-1成熟转录本和近3'端小转录本两个片段。小转录本被转运至胞浆，经RNaseZ剪切加工，并在CCA添加酶的作用下，其3'端加上CCA臂后形成大小约为61nt的胞浆成熟tRNA样转录本，称为MALAT-1-associated small cytoplasmicRNA（mascRNA），随后被运送到细胞质。
晶体结构解析MALAT-1的3' 末端形成三螺旋结构
《Structural insights into the stabilization of MALAT1 noncoding RNA by a bipartite triple helix》Nature Structural & Molecular Biology, 2014, 21(7):633-40
MALAT1的5'端没有帽子结构，不参与蛋白质的翻译，3'端没有ploy（A）尾，但其是一个非常稳定的lncRNA，最新研究发现，可能是由于在3'末端形成了三螺旋结构。Wilusz等研究发现MALAT13'末端形成的三螺旋结构可保护MALAT13'端免受3'-5'核酸外切酶的剪切，从而维持MALAT1的完整性。
MALAT-1在大肠癌细胞中致癌过程的增强作用结构域定位于?1500nt的片段，在MALAT-13'端附近（nts6918-8441）。此区域包含了MALAT-1的高度保守的3'-末端序列（nts8254-8413），具有plolyA尾，这个尾侧翼具有两个结构元件：类似于一个核固位元件（nuclear-retention-element，ENE）和下游的类似tRNA的结构，这个结构命名为MALAT1相关的小胞质RNA（mascRNA）.mascRNA由RNA酶P（RNase-P）加工产生MALAT-1的3'末端，这个3’末端具有plolyA尾，形成一个三股螺旋的ENE结构，与ENE类似结构在病毒RNA和基因组RNA中已经被发现。
聚腺苷酸化核（polyadenylatednuclear，PAN）RNA3'端附近的ENE，是一个被表征化的lncRNA，它由卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）在感染的裂解阶段产生的。它可以保护3'PAN-RNA免于快速脱腺苷依赖的细胞核衰变，它形成三螺旋，在U富含的内部环（loop）中扣住了PAN的3'端的poly(A)尾，并命名为ENE+A。PAN ENE+A强活性重要结构部分包括：
1.五个连续的U•A-U三体组成的三螺旋；
2.三螺旋侧翼的双螺旋中是经典的Watson-Crick碱基配对；
3.邻近三螺旋有连续的GC碱基配对的A-minor反应。
MALAT-1的核定位
LncRNA的功能在很大程度上决定于亚细胞结构定位的特性。与MALAT1同一家族的成员，核富集常染色体转录物1（Nuclera-enriched autosomal transcript，NEAT1）参与核内的超核小斑结构的组装和结构维持。与NEAT1相似，MALAT1基因特异性定位于细胞核核小体核斑（Nuclearspeckles）区，在该区进行转录，但其在该核斑区富集是以RNA聚合酶Ⅱ依赖的转录被激活为前提。进一步研究发现，干扰MALAT1不影响某些核斑的表达、定位，因此MALAT1可能不是组成核斑的结构成分。同时，MALAT1序列本身还存在两个必需的独立结构域指导其定位于核斑，分别位于MALAT1序列的1961-3040nt和6387-7011nt，这两个区域中的任何一个基因突变都导致MALAT1定位失常，游离到细胞质中，失去功能。例如，用siRNA干扰MALAT-1后，MALAT1分散到核质中，失去调节基因表达的功能。
《Unique features of long non-coding RNA biogenesis and function》Nat Rev Genet. 2016 Jan;17(1):47-62.
MALAT-1的高度保守性
《Malat1 as an evolutionarily conserved lncRNA, plays a positive role in regulating proliferation and maintaining undifferentiated status of early-stage hematopoietic cells》BMC Genomics201516:676
MALAT-1在哺乳动物进化中高度保守，核苷酸序列3'末端5kb左右人鼠同源性高达90%，这都提示其在进化过程中MALAT1扮演了重要角色。MALAT-1的全序列存在4个人鼠高度同源区域，提示这些区域极可能为MALAT1的功能性区域。
lncRNA跨物种高度表达
《Malat1 as an evolutionarily conserved lncRNA, plays a positive role in regulating proliferation and maintaining undifferentiated status of early-stage hematopoietic cells》BMC Genomics201516:676
Malat-1在包括人类在内的灵长类动物中的很多组织中广泛表达。
MALAT-1调节剪接
《MALAT1 -- a paradigm for long noncoding RNA function in cancer.》J Mol Med (Berl). 2013 Jul;91(7):791-801.
已知mRNA前体加工过程中，核内核小斑的丝氨酸/精氨酸富集蛋白（Serine/arginie riched protein，SR protein）家族成员具有重要作用。SR蛋白的分子结构包含N末端的RNA结构域和C末端RS结构域，N末端的RNA结构域可以与mRNA前体相互作用。SR蛋白从核小斑转移到转录活化部位，结合mRNA前体，并招募多种剪接因子，介导mRNA前体加工。
Tripathi等通过RNA-FISH实验，使用MALAT1和U2-snRNA特异性探针和SR剪接因子抗体，证实核富集的MALAT1与丝氨酸精氨酸SR蛋白相互作用，影响剪接因子的配送等。沉默MALAT1或过表达SR蛋白可以不同程度的改变内源性前mRNA的选择性剪接。磷酸化是决定SR蛋白功能活化的重要步骤，研究还发现，MALAT1在细胞水平调节SR蛋白质的磷酸化和去磷酸化水平，从而控制其活性。Wang等发现，在GC细胞系，过表达SF2/ASF的核仁中，MALAT1异常高表达，当下调MALAT1表达时，SF2/ASF的核分布和表达显著受损，MALAT1可调控SF2/ASF的核内定位。
MALAT-1的调控与互作因子
《MALAT1 -- a paradigm for long noncoding RNA function in cancer.》J Mol Med (Berl). 2013 Jul;91(7):791-801.
MALAT1 与肿瘤
《MALAT1 -- a paradigm for long noncoding RNA function in cancer.》J Mol Med (Berl). 2013 Jul;91(7):791-801.
MALAT-1广泛表达于哺乳动物正常组织，并在诸多人类恶性肿瘤中异常表达，其异常表达改变了肿瘤细胞的生物学表型。虽然MALAT-1不直接编码蛋白，但其对肿瘤的增殖、凋亡、侵袭转移、耐药都有不同程度的影响，发挥重要作用。
MALAT1 Knock-out(KO)模型呈现争议表型
《Physiological roles of long noncoding RNAs: insight from knockout mice》Trends Cell Biol. 2014 Oct;24(10):594-602.
lncRNA遗传操作的策略主要有三种：
A. 完全缺失（i）或者替换（ii）
B.启动子缺失
C.提前终止
《Loss of the abundant nuclear non-coding RNA MALAT1 is compatible with life and development.》RNA Biol. 2012 Aug;9(8):1076-87.
ZFN：锌指核酸酶是由FokI限制性核酸内切酶当中的非特异性的DNA切割结构域和锌指蛋白（zinc-finger protein）组合而成的。ZFN二聚体（dimers）能够促使DNA断裂形成DSB，进而诱发DSB修复机制。锌指结构域的靶向功能使ZFN能够对基因组中的特定位点进行定向改造。在人类的肿瘤细胞以及小鼠中通过ZNF缺失MALAT-1并没有看见明显的表型效应。但是在大量研究中对MALAT-1 表达和机制研究发现了大量的表型效应，但是缺失却没有反应出来表型，这种矛盾表明MALAT-1对于生命和发育是非必须基因，但是在生理条件和具体的脏器和细胞中发挥的重要的调控角色，这种机制引起了大量有兴趣的话题！
- 发表于 2018-09-13 15:00
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