非編碼RNA是近年來轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的熱點，其中，long non-coding RNA（lncRNA），microRNA，circularRNA是大家研究的非常多的非編碼。其實，在small non-coding RNAs世界，除了我們熟知的microRNA之外，還包括piwi-interacting RNAs（piRNAs），small nucleolar RNAs(snoRNAs)和transfer RNAs(tRNAs)。

由于血液供應(yīng)不足引起的缺血損傷會引起缺血組織的生能行使。其中，缺血性中風(fēng)會引起成人腦缺血而致殘或致死。已有研究表明，缺血性中風(fēng)會伴隨血管生成，在缺血誘導(dǎo)幾個小時后，血管生成因子的表達會急速提高。這對于缺血后的神經(jīng)管修復(fù)與中風(fēng)恢復(fù)至關(guān)重要。因此，在缺血下誘導(dǎo)的血管生成機制研究顯得非常重要。

研究表明，miRNAs在血管內(nèi)皮細胞和腫瘤細胞中高表達，是血管生成的重要調(diào)控因子。另外，PiRNAs也被參與其中。tRNAs是一類長度為73-94nts的RNAs，是蛋白合成過程中的重要參與者。此外，tRNAs也參與細胞溝通，逆轉(zhuǎn)錄和目標蛋白降解過程。最近的研究發(fā)現(xiàn)，tRNAs可以在5’端發(fā)生剪切形成一類新的small RNAs(tRNA halves)，而這個剪切過程會受到一些外在脅迫的誘導(dǎo)。該研究中RNA測序服務(wù)由伯豪生物提供。在缺血誘導(dǎo)下，tRNAs會發(fā)生剪切行為嗎？這個過程會一起什么樣的生物學(xué)現(xiàn)象呢？本研究對這些過程作了一一解答。
 

研究結(jié)果：1大鼠大腦缺氧后tRNA來源的small RNAs顯著增加

為了探究組織局部缺血后引起的small RNAs變化，研究人員對大鼠MACO模型右腦誘導(dǎo)24小時后與對照左側(cè)大腦進行了small RNAs高通量測序檢測（由上海伯豪提供）。結(jié)果顯示，在對照組中，大部分的small RNAs長度為20-24nt。而在缺血組中，大部分small RNAs長度為29-34nt。進一步分析表明，缺血組中的大部分（51.6%）的small RNAs為tRNAs剪切片段。該結(jié)果表明，tRNAs來源small RNAs可能在大腦組織缺血時有重要調(diào)控作用。
 

通過與Genomic tRNA Database進行比對分析，研究人員發(fā)現(xiàn)這部分small RNAs來源于tRNAVal(CAC)和tRNAGly(GCC)，同時，他們大部分都是由tRNAs的5’端剪切而來，屬于anti-codon loop。這些數(shù)據(jù)表明，tRNAs來源small RNAs不是隨機的由tRNA降解而來，而是在缺血條件下的精密調(diào)控而來。

接下來，Northern blot實驗也驗證了其中上調(diào)的tRNAVal(CAC)和tRNAGly(GCC)來源片段。此外，qPCR分析也表明，這些small RNAs在缺血后24hr，48hr和72hr時都顯著提高。

為了進一步探究脅迫誘導(dǎo)的tRNAs剪切過程，研究人員在缺血條件下對不同時間（D1，D2，D3）的下肢組織進行了檢測。結(jié)果顯示，tRNAVal(CAC)片段在D3和D7是增加，而tRNAGly(GCC)片段在D7時增加。同時，研究人員在缺氧條件下也進行了檢測。結(jié)果顯示，血管內(nèi)皮細胞，48h和72h時，tRNAVal(CAC)和tRNAGly(GCC)來源片段顯著增加。該結(jié)果表明，缺血和缺氧條件下，血管內(nèi)皮細胞的tRNA會發(fā)生剪切，進而影響血管生成過程。

為了探究tRNAVal(CAC)和tRNAGly(GCC)來源small RNAs在血管生成中的作用，研究人員進行外源合成，然后處理血管內(nèi)皮細胞。結(jié)果顯示，處理后的細胞增殖受到抑制，遷移能力也減弱，管腔生成受到抑制。因此，tRNAVal(CAC)和tRNAGly(GCC)來源small RNAs通過影響細胞增殖，遷移和管腔生成而影響血管生成。
 

已有研究表明血管生成素（ANG），可以在細胞質(zhì)中剪切tRNA。那么，缺氧條件下產(chǎn)生的tRNA剪切過程是否也是由血管生成素（ANG）引起？結(jié)果顯示，在缺氧下，ANG定位于紙膜顆粒中。通過對內(nèi)皮細胞siRNA敲除ANG，誘導(dǎo)缺氧分析，研究人員發(fā)現(xiàn)在ANG下調(diào)后，tRNAVal(CAC)和tRNAGly(GCC)來源small RNAs顯著減少。因此，該結(jié)果表明在缺氧下，ANG會特異性對tRNA的剪切。

非編碼RNA的世界真精彩，負責(zé)翻譯轉(zhuǎn)運的tRNA還有另類角色。該研究從一個全新的角度向我們展示了tRNA來源的small RNA在誘導(dǎo)脅迫下的功能機制。角度新，證據(jù)充分，拓寬了我們的視野，相信大家都會覺得有眼前一亮的感覺。

原文出處：Li Q, Hu B, Hu GW, Chen CY, Niu X, Liu J, Zhou SM, Zhang CQ, Wang Y, Deng ZF. tRNA-Derived Small Non-Coding RNAs in Response to Ischemia Inhibit Angiogenesis. Sci Rep. 2016,6:20850.