基因組“暗物質”挑戰遺傳學中心法則？

1953年，DNA雙螺旋模型的提出標志著近代分子生物學的誕生。1957年，弗朗西斯·克里克進一步提出了經典的遺傳學中心法則，開啟了分子生物學時代。

經過幾十年的研究，科學家對于非編碼RNA的認知極大豐富了人類對中心法則的理解。從廣義上講，非編碼RNA在真核生物轉錄組中占據了非常大的部分，包括小RNA、長非編碼RNA、環形RNA以及高度重復序列的RNA等多種類別。更重要的是，盡管非編碼RNA不具備編碼蛋白質的能力，但可以直接調控生物性狀。

我和非編碼RNA的淵源可以追溯到我在博士階段接觸的第一個課題。當時，我就對非編碼RNA的研究產生了濃厚興趣。回國建立自己的實驗室后，我提出了一個猜想：并非所有長非編碼RNA都具有當時科學界所認為的、類似信使RNA的結構，可能存在一些新型長非編碼RNA家族有待發現。

基于這個猜想，我們實驗室創建了針對無多聚腺苷酸尾RNA的研究新體系，為發現新型長非編碼RNA分子奠定了基礎。通過對人類細胞中無多聚腺苷酸尾轉錄本的深入分析，我們相繼發現了來源于內含子的帶有小核仁RNA的長非編碼RNA家族、多基因連續轉錄加工產生的SPA長非編碼RNA家族，以及環形長非編碼RNA（簡稱環形RNA），并證明這些RNA分子具有全新的生成途徑和重要的生物學功能。

近些年來，一系列新興的研究工具和技術極大推動了非編碼RNA領域的研究，包括三代RNA測序、化學探針、超高分辨率顯微成像，以及基于CRISPR-Cas9的基因編輯技術等。這些技術有利于我們更快地發現細胞、組織以及物種特異性的RNA異構體，也使我們能從分子二級結構、精準亞細胞定位等多個角度去深入解析長非編碼RNA的作用模式及時空表達圖譜。

回望長非編碼RNA的研究歷程，特別是那些奠基性的研究成果，長非編碼RNA展現出多樣化的作用模式——從染色質狀態調控到蛋白質翻譯后修飾，長非編碼RNA廣泛地參與了中心法則的全部過程。因此，非編碼RNA的多樣性功能拓展了人們對中心法則的認知，而并非傳統觀點中認為是對中心法則提出挑戰。

目前，非編碼RNA研究領域還存在很多問題亟待新技術去解決。例如，在超高時空分辨率尺度下探究RNA與蛋白質間的動態相互作用，發展化學標記和智能計算等方法協作研究RNA的折疊與結構等。

對非編碼RNA的探索永無止境。比如，長非編碼RNA中的逆轉錄元件是如何被表達、分布并發揮功能的？如何實現對長非編碼RNA的整個生命活動的完全注釋？如何多維度闡釋長非編碼RNA的生理功能及作用機制？為此，我們將不斷努力探索，解開其中的奧妙。