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非編碼RNA在近幾年最為火爆，從miRNA到lncRNA，再到circRNA，一直都是熱潮。今天我們就來回顧一下lncRNA的基因調控和生物學功能。

該綜述由中科院陳玲玲教授和西班牙納瓦拉大學Maite Huarte教授為共同通訊作者于今年2月份發(fā)表在Nature Review. Molecular Cell Biology期刊（最新影響因子為94.444分）上，截至10月23日該文已被引用147次（數(shù)據(jù)來源：PubMed）。

作者指出過去十年積累的證據(jù)表明，長非編碼RNA（lncRNAs）廣泛表達并在基因調控中發(fā)揮關鍵作用。最近的研究已經(jīng)開始揭示lncRNAs的生物發(fā)生與mRNAs的不同之處，并與其特定的亞細胞定位和功能相關。lncRNAs根據(jù)其定位及其與DNA、RNA和蛋白質的特異性相互作用，可以調節(jié)染色質功能，調節(jié)無膜核體的組裝和功能，改變細胞質mRNAs的穩(wěn)定性和翻譯，干擾信號通路。其中許多功能最終會在不同的生物學和生理病理學環(huán)境中影響基因表達。組織特異性和條件特異性表達模式表明lncRNAs是潛在的生物標記物，并為臨床靶向它們提供了理論依據(jù)。在這篇綜述中，研究人員討論了lncRNA的生物發(fā)生機制、在轉錄、轉錄后和其他基因調控模式中的定位和功能，以及它們潛在的治療應用?，F(xiàn)在就讓我們來一起看看吧。

基因組被廣泛轉錄并產(chǎn)生數(shù)千個lncRNAs，它們被定義為長度超過200個核苷酸的RNA，不能翻譯成功能性蛋白質。這一寬泛的定義涵蓋了一個巨大且高度異質的轉錄物集合，這些轉錄物在其生物成因和基因組起源上存在差異。來自人類基因編碼的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，人類基因組包含16000多個lncRNAs，但其他估計超過100000個人類lncRNAs。這些主要包括RNA聚合酶II（Pol II）轉錄的lncRNAs，也包括其他RNA聚合酶轉錄的lncRNAs；基因間區(qū)的lncRNAs（lincRNAs）以及與其他基因重疊的正反義轉錄本。由此產(chǎn)生的lncRNAs通常在其5′端被7-甲基鳥苷（m⁷G）封端，在其3′端被聚腺苷酸化，并與mRNAs類似地拼接（圖1a）。值得注意的是，增強子和啟動子區(qū)域也分別轉錄成增強子RNA（eRNA）和啟動子上游轉錄本。

功能性lncRNAs的數(shù)量仍有爭議。盡管仍缺乏證據(jù)支持大多數(shù)lncRNAs的功能，從而使其成為轉錄副產(chǎn)物，但有充分證據(jù)表明，越來越多的lncRNAs具有重要的細胞功能。大量lncRNAs的表達受到調控，其中一些在不同的基因調控機制中發(fā)揮作用。一些lncRNAs通過影響附近基因的轉錄來控制其表達，也影響染色質生物學的其他方面，如DNA復制或對DNA損傷和修復的反應。

其他lncRNAs的功能遠離其基因座；它們的功能可能具有結構性和/或調節(jié)性，涉及mRNA生命的不同階段，包括剪接、轉換和翻譯，以及信號通路。因此，lncRNAs影響一些具有重大生理相關性的細胞功能，其表達的改變是許多疾病固有的。這些功能性lncRNAs的特異性表達模式有可能被用作最佳的疾病生物標志物，目前正在開發(fā)其治療靶向性策略。

在這篇綜述中，我們討論了lncRNAs生物學中新出現(xiàn)的主題，包括它們的生物發(fā)生及其在轉錄和轉錄后水平的順式和反式調節(jié)功能的最新理解。然后，我們討論lncRNAs失調在神經(jīng)元疾病、造血、免疫反應和癌癥中的病理后果。最后，我們討論了lncRNAs的現(xiàn)有知識如何允許基于lncRNAs的治療靶向性的發(fā)展。

大多數(shù)lncRNAs由Pol II轉錄。因此，許多具有5′端m⁷G帽和3′端聚（A）尾，并且被認為與mRNAs類似地轉錄和處理。然而，最近的研究已經(jīng)開始揭示lncRNAs的不同轉錄、加工、輸出和轉換，這些與它們的細胞命運和功能密切相關。

與mRNAs相比，更大比例的lncRNAs定位于細胞核，這就提出了一個根本問題，即是什么驅動了它們的差異定位。對lncRNAs和mRNAs的整體特征的解剖表明，lncRNAs在進化上不太保守，包含較少的外顯子，表達較少。早期研究表明，lncRNA可能比mRNAs包含更少的外顯子。最近開發(fā)的RNA捕獲長序列能夠更好地注釋lncRNAs的全長，包括它們的5′端，顯示與mRNAs的長度差異很小，盡管lncRNAs包含更少和更長的外顯子。單細胞測序發(fā)現(xiàn)一些lncRNAs可以在人類新皮質中大量表達。

盡管lncRNAs的低表達可能與其基因啟動子處存在抑制性組蛋白修飾有關，但它們的轉錄模式可能部分解釋了它們的一些其他獨特特征。Pol II羧基末端結構域的磷酸化狀態(tài)對應于不同的轉錄階段，并且相當一部分lncRNAs由磷酸化失調的Pol II12轉錄。這種lncRNAs似乎是弱共轉錄剪接的，并且這些基因的轉錄終止與多聚腺苷酸化信號無關，導致lncRNAs在染色質上的時間積累，隨后被RNA外顯子快速降解（圖1b）。

這些發(fā)現(xiàn)提供了lncRNAs經(jīng)常是核定位的見解，并表明功能性lncRNAs必須逃避這種核監(jiān)視過程，才能在特定類型的細胞中高水平積累。然而，染色質栓系的lncRNAs可能并不總是核監(jiān)測過程的目標。一些染色質定位的lncRNAs含有高水平的U1小核RNA結合位點，它們將U1小核核糖核蛋白（U1 snRNP）招募到轉錄參與的Pol II，導致許多非編碼RNA與染色質相連（圖1c）。

當Pol II相關延伸因子SPT6的功能被取消時，染色質上可能出現(xiàn)某些lncRNAs的積累。SPT6的缺失導致組蛋白H3在Lys36處三甲基化（H3K36me3；活躍轉錄的標記）從蛋白質編碼基因重新分布到lncRNA，從而增加其轉錄。同時，SPT6缺失會損害轉錄終止整合復合物向染色質的補充，導致染色質上長的非編碼轉錄物以DNA損傷相關R-環(huán)的形式累積。

總的來說，lncRNAs的拼接效率低于mRNAs。它們的內(nèi)部剪接信號較弱，3′剪接位點與分支點之間的距離較長，這與增加的核保留有關（圖1d）。

其他因素，如某些剪接調節(jié)因子的差異表達，也有助于細胞核中l(wèi)ncRNAs的積累。例如，在小鼠胚胎干細胞（mESCs）中，高表達的剪接抑制劑肽基脯氨酰異構酶E抑制lncRNAs子集的剪接，導致mESCs中許多l(xiāng)ncRNAs的顯著核積累（圖1e）。

lncRNAs內(nèi)的替代多聚腺苷酸化信號也可能調節(jié)其亞細胞定位。例如，lncRNA CCAT1產(chǎn)生兩種異構體：長異構體（CCAT1-L）是核的，包含一個內(nèi)部多聚腺苷酸化位點，對應于短異構體（CCAT1-S）的3′端，即細胞質。

除了lncRNA轉錄和加工的這些一般特征外，lncRNA通常包含嵌入序列基序，可以招募某些核因子，從而促進lncRNA的核定位和功能（圖1e）。

例如，lncRNA MEG3包含一個與U1 snRNP相關的356核苷酸核保留元件，而U1 snRNP又將MEG3保留在細胞核中。重復元素也可能在驅動lncRNA核滯留中發(fā)揮作用。最近使用高通量大規(guī)模平行RNA分析（MPRNA）的研究發(fā)現(xiàn)了一個源自Alu重復序列的富含C的序列，該序列可通過與核基質蛋白異質核核糖核蛋白K（hnRNPK）的關聯(lián)促進lncRNAs的核保留（圖1e）。

其他重復也可以指導lncRNAs的核定位。例如，lncRNAs功能性基因間重復RNA元件（FIRRE）包含許多獨特的重復，長度從67到804 bp不等?，稱為重復RNA結構域（RRD），通過與hnRNPU相互作用建立FIRRE染色質定位。

總之，lncRNAs的核定位和命運在多個層面上受到協(xié)調調控，從轉錄和加工到核輸出，通過順式中的多個序列基序和反式中的因子。除了與染色質相連外，一些核保留的功能性lncRNAs特別定位于無膜核結構域（見下文）。盡管這種類型的最具代表性的lncRNAs是通過不尋常的生物發(fā)生途徑處理的，但在特定的核結構域中捕獲這種lncRNAs的分子機制仍然基本未知。盡管如此，鑒于lncRNAs的不同形式、大小和功能（表1），有必要開展更多的工作來剖析控制lncRNAs不同核定位模式的機制的區(qū)別和共性。

大部分lncRNAs被輸出到細胞質中；這些lncRNAs可能與mRNAs具有相同的加工和輸出途徑。事實上，最近的一項研究表明，含有一個或只有幾個外顯子的長的和富含A/U的轉錄物依賴于NXF1途徑進行輸出。與mRNAs相比，lncRNAs的外顯子較少，因此它們優(yōu)先利用這種輸出途徑。到達細胞質后，lncRNAs可能經(jīng)歷特定的分類過程，將不同的lncRNAs分配給特定的細胞器或分布在細胞質中，并與不同的RNA結合蛋白（RBPs）相關（圖1f）。

據(jù)估計，70%的細胞質lncRNAs中有一半是在多糖組分中發(fā)現(xiàn)的。某些順式元件有助于lncRNAs與核糖體的定位，例如長的“偽“5’非翻譯區(qū)，之所以稱為它，是因為它們位于lncRNAs中的“偽開放閱讀框”之前（圖1g）。核糖體相關lncRNAs的降解可能由翻譯依賴機制觸發(fā)。核糖體相關的lncRNAs是否由核糖體參與翻譯、在翻譯中起作用或惰性地存在于核糖體中尚不清楚。

對人類線粒體轉錄組的分析表明，從細胞核輸出的lncRNAs可分類為線粒體。線粒體RNA加工內(nèi)核糖核酸酶（RMRP）的RNA成分與細胞核中的RBP HuR相關，并通過出口蛋白1出口到細胞質中。一旦RMRP到達線粒體，它就被富含G的RNA序列結合因子1（GRSF1）結合并穩(wěn)定，從而允許其在線粒體基質處累積（圖1h）。

人類血液外顯子的RNA測序表明，它們包括許多l(xiāng)ncRNAs。目前仍不清楚lncRNAs是如何分類為外顯子的，但其機制可能涉及RBPs與特定序列基序的結合（圖1i）?？紤]到越來越多的細胞質lncRNAs在調節(jié)mRNA穩(wěn)定性、翻譯和信號傳導途徑中起著重要作用（見下文），研究每個功能性lncRNAs是如何被護送到其功能位點的是很重要的。我們目前對lncRNAs生物學這方面的理解仍然非常有限。

基因表達由lncRNAs在多個水平上調節(jié)。通過與DNA、RNA和蛋白質相互作用，lncRNAs可以調節(jié)染色質的結構和功能以及鄰近和遠處基因的轉錄，并影響RNA的剪接、穩(wěn)定性和翻譯。此外，lncRNAs參與細胞器和核凝聚物的形成和調節(jié)。

在全基因組范圍內(nèi)檢測RNA-染色質關聯(lián)，結合染色質構象捕獲技術，揭示了染色質結構和基因表達的復雜lncRNAs調控。雖然這些lncRNAs介導的調節(jié)機制應該單獨探討，但RNA具有內(nèi)在的調節(jié)潛力。RNA的負電荷可以中和帶正電的組蛋白尾部，導致染色質去緊密，因此RNA介導的染色質打開和關閉可能作為基因表達的快速開關。從機制上講，順式和反式作用的核lncRNAs都與DNA建立相互作用，以改變?nèi)旧|環(huán)境，有時是通過它們對可與RNA和DNA結合的蛋白質的親和力間接實現(xiàn)的，在其他情況下是通過以序列特異性方式結合DNA實現(xiàn)的。

1）蛋白質–lncRNA在染色質上的定位和功能

許多l(xiāng)ncRNAs定位于染色質上，在染色質上它們可以與蛋白質相互作用，促進或抑制它們在目標DNA區(qū)域的結合和活性（圖2a,b）。此外，蛋白質輔助的長程染色質相互作用，如CCCTC結合因子（CTCF）介導的染色質相互作用，也可以作為lncRNAs對靶基因直接轉錄效應的促進劑。盡管lncRNA與染色質因子的結合引起了人們極大的興趣，但在評估這種相互作用時應謹慎，在這些研究中應采用嚴格的方法。此外，特定lncRNAs與其相互作用的因子相關的表達水平可以確定lncRNAs對靶向染色質的影響程度。

多梳抑制復合物2（PRC2）結合和跨靶向染色質擴散已被特別描述為由若干lncRNAs促進，在某些情況下通過特征良好的序列元件。這種類型的相互作用可以順式和反式發(fā)生，lncRNA ANRIL的情況就是如此，它介導PRC1和PRC2向其相鄰CDKN2A和CDKN2B基因的啟動子募集，從而控制其表達并調節(jié)細胞衰老。

此外，ANRIL還可以通過Alu序列反式作用，從而促使ANRIL將PRC1和PRC2蛋白招募到遠處的靶點。盡管PRC2需要RNA與染色質有效結合，但鑒于PRC2與RNA結合的低特異性，lncRNAs在PRC2染色質靶向中的作用仍存在爭議。其中一個例子是關于反式作用的lncRNA HOTAIR在招募染色質修飾復合物以抑制遠端HOXD基因方面的爭議，這一點已在別處詳細描述。

其他因素可能參與調節(jié)lncRNA介導的PRC靶向。例如，在小鼠身上進行的廣泛研究表明，hnRNPK和其他染色質相關因子與X-非活性特異轉錄物（Xist）和印跡基因組位點上的其他lncRNAs相互作用，如Kcnq1ot1和IGF2R非蛋白編碼RNA（Airn）的反義促進多梳復合物在不同染色質區(qū)域的傳播。轉錄因子，如廣泛表達的YY1，也能夠將lncRNAs結合的染色質修飾物和其他新生RNA靶向特定的基因組位點。

除了基因沉默因子外，lncRNAs還可以招募染色質修飾劑來促進基因激活。lncRNA HOTTIP是調節(jié)HOXA基因簇的幾個lncRNAs之一——它通過染色質環(huán)在簇的5′區(qū)域結合幾個HOXA基因，其表達有助于維持該區(qū)域的染色質組織。HOTTIP將WDR5–髓系/淋巴系或混合系白血?。∕LL，也稱為KMT2A）組蛋白甲基轉移酶復合物驅動至基因啟動子，從而通過H3K4me3促進基因表達，并作為小鼠造血干細胞的重要調節(jié)因子（圖2a）。

最后，lncRNAs可以充當誘餌，而不是招募染色質修飾劑。p53調控的lncPRESS1是一種多能性相關的lncRNA，作為脫乙?；竤irtuin 6的誘餌，抑制多種多能性基因，從而促進分化。在人類胚胎干細胞（HESC）中，lncPRESS與sirtuin 6相互作用，并將其從染色質中分離，從而在Lys56（H3K56ac）和H3K9ac處維持多能性相關基因的轉錄允許H3乙?；▓D2b）。

2）lncRNAs與DNA的直接相互作用

lncRNAs的一個基本特征是它們有可能與DNA產(chǎn)生雜交結構，從而影響染色質的可及性。這種相互作用可以采取三聯(lián)體或R環(huán)的形式。由于難以在體內(nèi)檢測到這兩種結構，因此這兩種結構的實際患病率仍然未知。然而，三聯(lián)體和R環(huán)的形成可能是許多l(xiāng)ncRNAs調節(jié)活性的廣泛和必要的。

RNA–DNA–DNA三聯(lián)體被認為是介導基因沉默或激活的非編碼RNA–DNA相互作用的一個例子。形成三聯(lián)體的可能性主要取決于RNA序列。最近，TrIP-seq（靶向RNA免疫沉淀測序）已被開發(fā)用于研究三聯(lián)體形成序列。三聯(lián)體介導的基因調控的一個例子將lncRNA的功能與eRNA在鄰近原癌基因鞘氨醇激酶1（SPHK1）激活中的作用聯(lián)系起來。為了響應細胞增殖信號，lncRNA KHPS1在SPHK1增強子上游形成一個三聯(lián)體，這有助于招募染色質修飾劑，激活eRNA-SPHK1的轉錄并促進SPHK1的表達。值得注意的是，通過將KHPS1三聯(lián)體形成區(qū)與MEG3三聯(lián)體形成區(qū)交換，使KHPS1將其特異性轉換為MEG3靶基因，進一步顯示了三聯(lián)體在驅動基因調控中的作用。

一種更廣泛研究的lncRNA與染色質相互作用模式發(fā)生在R環(huán)上。長期以來，R環(huán)一直被認為是對基因組穩(wěn)定性的威脅。然而，R環(huán)的瞬時性質使其成為理想的調節(jié)中樞，最近的研究結果表明，它們作為基因表達的調節(jié)器和DNA修復的協(xié)調者，需要重新評估（框1）。

一些lncRNAs通過識別這些結構的蛋白質，在R環(huán)的背景下調節(jié)基因表達，從而產(chǎn)生廣泛的結果（圖2a）。

在MESC中，lncRNA TARID在TCF21基因富含CpG的啟動子處生成R環(huán)，該啟動子以相反方向轉錄。GADD45A識別并結合TCF21啟動子處的R環(huán)，招募DNA去甲基化因子TET1，導致TCF21的轉錄激活（圖2c）。

盡管許多R環(huán)形成的lncRNAs在順式中起作用，但這些R環(huán)也可以在反式中產(chǎn)生，以調節(jié)蛋白質編碼基因的表達。例如，作為廣泛調控生長素反應基因的一部分，lncRNA-APOLO能夠在擬南芥中形成反式R環(huán)（圖2c）。

lncRNA與其相鄰基因之間的相對位置是其調控關系的關鍵決定因素。由于發(fā)現(xiàn)廣泛的反義和雙向lncRNAs轉錄在進化上是保守的，lncRNAs的非隨機基因組分布可能代表基因的進化適應，以特定于上下文的方式調節(jié)自身的表達。例如，不同lncRNAs的基因組排列是cis82基因調控的關鍵。這種調節(jié)可由兩種主要的非互斥機制介導：lncRNA轉錄物可調節(jié)相鄰位點，和/或lncRNA的轉錄或剪接行為可產(chǎn)生染色質狀態(tài)或空間障礙，影響附近基因的表達。因此，需要解釋幾個正交函數(shù)損失和函數(shù)增益實驗，以識別lncRNA功能的這些可能模式。

1）lncRNAs的基因沉默

lncRNAs介導的最著名的基因抑制機制與基因劑量補償有關。這種功能的主要代表是lncRNA XIST，它負責雌性哺乳動物細胞中X染色體的失活。在胚胎發(fā)育過程中，XIST分子擴散到兩條X染色體中的一條，導致其大部分基因沉默。XIST能夠沉默大的染色體區(qū)域，即使它是從不同的染色體體異位表達的。蛋白質相互作用子的復雜相互作用導致XIST介導的基因沉默。

此外，mESCs的一項研究表明，Xist對X染色體的快速包衣取決于lncRNA利用3D染色質組織的能力，這使其能夠從空間上接近其基因座的位點傳播到遙遠的基因座，而它通過與染色質修飾劑的相互作用來修飾目標染色質結構。這賦予XIST在形成失活X染色體的3D結構中的作用，這一過程一旦啟動，即使在缺少XIST的情況下也會持續(xù)，從而確定lncRNAs作為表觀遺傳記憶啟動子的作用，在X染色體失活的后期，由XIST招募到染色質的蛋白復合物維持。

在其他基因座上，順式作用的lncRNAs可通過直接或間接與靠近其轉錄位點的染色質相互作用，促進染色質的非活性狀態(tài)。例如，lncRNA ANRASSF1在順式結構中形成的R環(huán)將PRC導向其目標，以調節(jié)基因表達。在擬南芥中，低溫在開花位點環(huán)境誘導的lncRNA COOLAIR在其轉錄位點徘徊，并覆蓋該位點以促進PRC2依賴的H3K27me3。

lncRNAs可以通過干擾轉錄機制來抑制基因表達，從而導致轉錄因子或Pol II在被抑制啟動子處的募集發(fā)生改變，組蛋白修飾發(fā)生改變和染色質可及性降低。這組調節(jié)因子的一個例子是小鼠印記的lncRNA Airn，它決定了mESC分化過程中等位基因特異性表達的開始。來自父系等位基因的Airn轉錄導致Pol II從重疊的Igf2r啟動子移位，導致轉錄暫停和基因沉默（圖3a）。

lncRNA調節(jié)廣泛轉錄干擾的另一種機制是位于染色質重塑器CHD2基因上游的保守lncRNA CHD2相鄰抑制性調節(jié)RNA（Chaserr）。Chaserr缺失增加了Chd2啟動子以及其他幾個啟動子的可及性，這些啟動子均受Chd2調控。在Chaserr突變小鼠模型中，Chaserr對Chd2的等位基因特異性證實了Chaserr在cis中的嚴格功能。有趣的是，CHD2結合新生RNA，包括Chaserr，并促進其表達。CHD2和Chaserr的相互調節(jié)代表了一個調節(jié)反饋回路，其中CHD2使用Chaserr作為CHD2水平的傳感器來調節(jié)其自身的表達。

2）在增強子處轉錄的lncRNAs

活性增強子可以轉錄成兩種主要的非編碼RNA：eRNAs和增強子相關的lncRNAs（elncRNAs）。這兩組轉錄本的主要區(qū)別在于它們的特征：eRNAs是相對較短的雙向封頂轉錄本，通常為無片段、非聚腺苷酸化和不穩(wěn)定的。相比之下，elncRNAs大多是單向、多聚腺苷酸化和拼接的。這兩種轉錄本類型之間的區(qū)別并不總是明確的，它們在文獻中可能會混淆。盡管增強子活性和eRNAs表達之間的相關性已經(jīng)很好地確定，但eRNAs轉錄本本身是否具有功能仍在爭論中。然而，一些eRNAs在功能上與基因表達有關。除了通過預先存在的染色質構象發(fā)揮作用（圖3b），

一些eRNAs還可以通過與支架蛋白（如介體或染色體復合體的結構維持）相互作用促進或直接驅動染色質循環(huán)。這些相互作用在增強子和啟動子之間產(chǎn)生調節(jié)性接觸，這些增強子和啟動子可以定位在可相隔數(shù)個兆基的位置（圖3c）。

一些增強子位點產(chǎn)生elncRNAs，其表達與其增強子元件的表達相關。值得注意的是，elncRNAs剪接與相關增強子的活性呈正相關，并與鄰近蛋白質編碼基因的豐度呈正相關。此外，elncRNAs可以與染色質調節(jié)蛋白協(xié)同調節(jié)染色質的結構和拓撲結構。描述eRNAs功能的基因激活機制也可以定義elncRNAs的功能（圖3b,c）。

elncRNAs的基因激活通常導致與人類疾病相關的復雜表型。lncRNA SWIGN位于包括其目標基因GAS6的拓撲結合域的邊界。SWIGN促進SWI/SNF染色質重塑復合物與GAS6轉錄起始位點之間的相互作用，但也促進與惡性表型相關的其他遠距離位點之間的相互作用，解釋其致癌作用。此外，一些lncRNAs能夠促進包含許多位點間相互作用的基因組結構域的形成，如lncRNAs ESR1位點增強和激活非編碼RNA（ELEANORs）。與其他類似作用的lncRNAs一起，這些轉錄物是轉錄如何調節(jié)基因組隔間的形成以驅動基因表達的例子。

如上所述，應當認為lncRNAs能夠以轉錄本無關的方式激活基因表達，從而增加了其基因調節(jié)功能解釋的復雜性。例如，嵌入lncRNAs基因座的功能性DNA元件可以激活鄰近基因的表達。lncRNA Bendr通過Bendr中的增強子元件（其轉錄激活）順式調節(jié)其相鄰基因Bend4。Bendr啟動子的缺失，但不在Bendr第一外顯子中插入早熟poly(A)，抑制了Pol II對BEND4啟動子的占用（圖3d）。其他lncRNAs在激活近端增強子方面也有類似的作用。

3）涉及順式作用lncRNAs的調控網(wǎng)絡

越來越清楚的是，lncRNAs對cis的調控不僅取決于lncRNAs對鄰近基因的一對一效應。lncRNAs是復雜調控單元的一部分，其中蛋白質編碼基因的表達可能由兩個或多個lncRNAs以及轉錄依賴和轉錄非依賴機制的協(xié)同活動調控。其中一些單位作用于基本發(fā)育基因或在維持正常和過度增殖過程之間平衡方面具有重要功能的基因座。

Hand2基因編碼心臟發(fā)育所必需的轉錄因子，其中劑量失衡可導致嚴重畸形。在Hand2附近發(fā)現(xiàn)了兩個lncRNAs位點，它們通過不同的機制調節(jié)其表達（圖3e）。

這些lncRNA基因在小鼠中的缺失會導致胚胎死亡。其中一個lncRNAs，Upperhand由一個雙向啟動子轉錄，與Hand2啟動子不同。一項通過將Hand2和Upperhand敲除雜合子小鼠雜交，分析Upperhand缺失對Hand2的影響的研究表明，Upperhand控制著cis118中Hand2的轉錄。此外，在Upperhand轉錄起始位點下游插入多聚腺苷酸化信號（從而取消轉錄）會影響Hand2的表達，而Hand2的表達不受成熟Upperhand轉錄物缺失的影響，這也證明了Upperhand以轉錄依賴但轉錄獨立的方式控制著順式構象中的Hand2。

另一項研究報告了從三種不同的敲除小鼠模型中獲得的關于Upperhand缺失結果的部分相互矛盾的數(shù)據(jù)，其中對Hand2表達的影響更為微妙。然而，在這兩項研究中，Upperhand表達的改變導致與Upperhand介導的Hand2調節(jié)相關的強烈心臟異常。需要更多的研究來全面揭示Hand2和調控Hand2的lncRNAs之間的復雜相互作用（圖3e）。

lncRNA Handsdown位于Hand2下游幾千堿基處，在CTCF121介導的預成形染色質環(huán)內(nèi)抑制Hand2的表達。這一調控機制涉及小鼠胚胎心肌細胞中Hand2基因上游調控元件和Handdown啟動子之間的環(huán)介導相互作用，因此Hand2激活變得不可用（圖3e）。Upperhand和Handsdown舉例說明lncRNAs如何協(xié)同作用來微調基本基因的表達。

另一種調節(jié)可能性是lncRNAs轉錄本和基因座的功能是不耦合的，并促進相反的結果。lncRNA HOXA上游非編碼轉錄本（VEUNT）的位點包含激活HOXA基因表達的增強子。相比之下，Haunt轉錄本充當嵌入其自身基因座的增強子的誘餌，從而抑制HOXA基因的表達。這些相反的結果與阻止HOXA異常表達有關。

總之，幾個相互依賴的因素成為lncRNAs功能的關鍵調節(jié)因子：lncRNAs和靶基因的相對位置，共同轉錄RNA–DNA和RNA–蛋白質相互作用的形成，以及調節(jié)作用是由lncRNAs轉錄物還是由其轉錄物介導。這些因子的細胞特異性共存決定了單個lncRNA的調節(jié)潛力。

核凝聚物是一種無膜RNA——參與許多細胞過程的蛋白質隔間。由于其支架或調節(jié)活動，一些豐富的lncRNAs對于不同核凝聚物的組裝和功能至關重要。

lncRNA NEAT1是副小分子復雜組織和功能的基礎（圖4a）。

NEAT1基因產(chǎn)生兩種亞型，它們共享一個共同的5′端，但有不同的3′端。NEAT1的長度到底是如何組裝到副微粒的球形核心中的，目前尚不清楚。未來對NEAT1關鍵結構模塊的解剖應有助于獲得NEAT1腳手架和凝聚物的力學見解。然而，有趣的是，全局RNA結構圖顯示NEAT1 long可能不包含長程分子內(nèi)相互作用和結構。

lncRNA MALAT1可能是大多數(shù)培養(yǎng)細胞中最豐富的lncRNA。它特異性定位于核斑點，在mRNA前體剪接和轉錄中發(fā)揮重要作用，并參與癌癥進展和轉移。盡管MALAT1與許多蛋白質相互作用，但MALAT1的缺失并不影響核斑點的形成，而是導致其成分的缺陷。每個核斑點是一個多層隔室，其中核斑點蛋白如剪接因子SON和SC35（也稱為SRSF2）位于中心，MALAT1位于外圍（圖4b）。

MALAT1這種獨特的結構如何促進核斑點的形成和功能還有待研究。與NEAT1不同，MALAT1形成許多長程結構，這些結構可能與不同RBP和前mRNA的多價相互作用有關。

最近開發(fā)的RNA原位構象測序（RIC-seq）的應用表明，MALAT1作為許多高表達RNA的RNA樞紐發(fā)揮作用。例如，一項高置信度NEAT1–RNA相互作用分析表明，NEAT1的5′區(qū)與MALAT1在反式結構中相互作用。RIC-seq還揭示了U1小核RNA和MALAT1之間的多個相互作用位點），這也是通過補骨脂素分析RNA相互作用和結構發(fā)現(xiàn)的（圖4b）。

鑒于MALAT1在核斑點中的周邊定位，了解MALAT1的RNA中樞功能是如何在核斑點表面實現(xiàn)的將是有趣的。這些研究揭示了一個復雜的調控網(wǎng)絡，可以通過進一步剖析MALAT1的結構模塊及其支架不同RBP的功能來揭示。

lncRNA介導的基因調控的支架性質也通過小核仁RNA相關的lncRNAs和SPA來說明，它們是由Prader–Willi綜合征（PWS；一種神經(jīng)發(fā)育障礙）染色體15q11–13的最小缺失產(chǎn)生。盡管來自PWS患者的誘導多能干細胞明顯缺乏這些lncRNAs，但它們在正常人胚胎干細胞中大量表達并以順式聚集，并分離超過1%的每個測試剪接因子，包括RBFOX2、TDP43和hnRNPM（圖4c）。

重要的是，缺乏PWS相關lncRNAs的人胚胎干細胞表現(xiàn)出選擇性剪接模式的改變以及與神經(jīng)元功能相關的前mRNA的蛋白結合。類似地，在核周區(qū)中也發(fā)現(xiàn)了通過lncRNAs和RBPs之間的多價相互作用對PNCTR的基因調控（圖4d）。

PNCTR是由核糖體DNA基因間間隔區(qū)產(chǎn)生的一種短的、串聯(lián)重復序列豐富的RNA，它在癌細胞中高度表達，是肺癌細胞生存所必需的。這種lncRNA含有數(shù)百個PTBP1結合基序，因此將PTBP1隔離到核仁周圍隔室，并抑制其在核質其他部位的剪接活性?？傊@些研究表明lncRNAs和RBPs之間的多價結合是調節(jié)疾病特異性選擇性剪接的有效機制。

核應力體是另一種核凝聚物。它們的形成需要熱休克轉錄因子1和異質性lncRNAs高度重復衛(wèi)星III（HSATIII）在高溫和化學應激條件下的轉錄。HSATIII lncRNAs在其轉錄位點累積，隔離支架附著因子B、富含絲氨酸和精氨酸（SR）的蛋白質和轉錄因子，并將它們組裝成核應激體。HSATIII lncRNAs被提出通過調節(jié)SR蛋白的磷酸化來促進數(shù)百個mRNAs的內(nèi)含子保留。在熱休克和其他應激下，基因間間隔區(qū)RNA也發(fā)現(xiàn)了類似的lncRNA誘導的應激體。

除了在核凝聚物上作為蛋白質和RNA的腳手架外，lncRNAs還可以使不同的染色體在核區(qū)域接近。FIRRE由許多從X染色體轉錄的RNA變體組成；它與核基質因子hnRNPU相互作用，通過其腳手架功能維持核結構域（圖4e）。

在小鼠中，通過表達轉基因Firre RNA，F(xiàn)irre缺失引起的基因表達變化可以部分挽救，這表明它在反式中具有功能。事實上，F(xiàn)irre定位于X染色體以及小鼠第2、9、15和17號染色體上其基因座附近，并作為染色體支架lncRNAs在反式中發(fā)揮作用（圖4e）。這種lncRNA錨定的染色體間結構是否是相分離的仍有待確定。

除了在轉錄調節(jié)和核組織中的作用外，lncRNAs還控制著基因表達的其他幾個方面，一些lncRNAs甚至被翻譯成功能肽。然而，作為真正的非編碼RNA，lncRNAs主要通過其與蛋白質和核酸建立相互作用的能力發(fā)揮作用（圖5）。在這里，我們強調了lncRNAs作為轉錄后、翻譯和翻譯后調節(jié)器的許多不同模式。

1）lncRNA-蛋白質直接相互作用的模式

lncRNAs通過其與RNA序列基序或結構的結合來隔離蛋白質，形成特定的lncRNA-蛋白質復合物（lncRNPs），從而參與轉錄后調節(jié)，導致mRNA剪接和轉換的改變，在某些生物學背景下，還參與信號通路的調節(jié)（圖5A）。豐富的lncRNAs，如上述PWS區(qū)域（圖4c）和PNCTR（圖4d）中的小核仁RNA相關的lncRNAs和SPAs，包含序列不同剪接因子的基序簇，包括UGCAU和GCAUG基序，它們由RBFOX2結合，UG豐富的序列由TDP43結合以及與PTBP1結合的YUCUYY和YYUCUY基序，從而抑制含有相同基序的前mRNA的剪接（圖5A）。

lncRNAs介導的剪接調控的其他機制包括lncRNAs調節(jié)剪接因子的翻譯后修飾，通過與靶前mRNA形成RNA-RNA雜交抑制剪接，以及通過染色質重塑微調靶基因剪接。在細胞質中，NORAD在DNA損傷后高度表達，并通過分離Pumilio蛋白保持基因組穩(wěn)定性。Pumilio蛋白與mRNA 3′非翻譯區(qū)的特定基序結合，并通過去烯基化和去修飾促進mRNA衰變。每個NORAD分子包含15個Pumilio結合基序，因此，單個HCT116細胞中表達的約500–1000個NORAD拷貝可以隔離約7500–15000個Pumilio蛋白質分子，從而將大多數(shù)Pumilio從參與維持基因組穩(wěn)定性的靶mRNA中隔離（圖5A）。

然而，應注意的是，盡管NORAD提供了足夠數(shù)量的Pumilio結合位點來隔離Pumilio蛋白，但該數(shù)量可能只是所有細胞轉錄物提供的Pumilio結合位點總數(shù)的一小部分。

除了與序列基序結合外，lncRNAs還可以折疊成與關鍵信號通路中的蛋白質相互作用的結構。例如，F(xiàn)AST轉錄自FOXD3基因的反義鏈，在人胚胎干細胞中高度表達，是維持人胚胎干細胞多能性所必需的。由于WNT信號受損，快速耗竭導致hESC分化。每個快分子形成五個干環(huán)，為與E3泛素連接酶β-TrCP相互作用并阻止其與磷酸化β-catenin結合并介導其降解提供了一個多價平臺。

因此，F(xiàn)AST使β-連環(huán)蛋白易位進入細胞核，從而激活WNT依賴性多能性基因的轉錄（圖5A）。其他lncRNAs阻斷翻譯后修飾位點；例如，NKILA形成兩個不同的發(fā)夾，發(fā)夾A（核苷酸322-359）和發(fā)夾B（核苷酸395-418），它們都與p65結合。發(fā)夾B可穩(wěn)定NKILA與NF-κB轉錄復合物之間的聯(lián)系，并與激酶IκB通過抑制NF-κB活性調節(jié)T細胞活化誘導的細胞死亡。這些非標準RBPs蛋白如何與lncRNAs相互作用的分子基礎仍有待探索。盡管如此，這組lncRNAs與其相互作用蛋白之間的化學計量關系仍應仔細評估。

2）與其他RNA配對以招募蛋白質復合物

一些lncRNAs可以直接與其他RNA進行堿基配對，然后招募參與mRNA降解的蛋白質。例如，Staufen介導的mRNA衰變是由雙鏈RNA結合蛋白Staufen同源物1（STAU1）進行的，它結合正在翻譯的mRNA的3′非翻譯區(qū)。在人類中含有Alu逆轉錄酶元件的lncRNAs或在小鼠中含有其他短散布元件（SINEs）的lncRNAs可通過招募STAU1促進Staufen介導的mRNA衰變，這些mRNA與這些重復序列具有部分或完全互補性。

相比之下，在表皮分化過程中高度表達且表皮分化所需的lncRNA TINCR含有幾個25個核苷酸基序，這些基序與分化mRNA中的互補序列配對；TINCR還招募STAU1，TINCR–STAU1復合物穩(wěn)定分化mRNAs（圖5B）。值得注意的是，最近的一項研究表明TINCR可能編碼肽。

在另一個例子中，反式中的堿基配對似乎對于在活性多核糖體上裝載mRNAs至關重要（圖5B）。泛素羧基末端水解酶L1反義（AS-Uchl1）是一種含有SINEB2重復序列的核lncRNA，參與小鼠的腦功能和神經(jīng)退行性疾病。在應激信號通路激活后，例如在雷帕霉素抑制mTORC1后，AS-Uchl1從細胞核穿梭到細胞質，其SINEB2元件與Uchl1的5′端進行堿基配對，以增強mRNA的翻譯。

反式作用lncRNAs正在成為重要的轉錄后調節(jié)因子。未來的研究不僅需要通過識別lncRNAs的功能模塊更好地剖析單個lncRNA-蛋白質相互作用的分子基礎，還需要揭示不同lncRNAs之間的機制共性。

3）miRNA海綿

一些含有miRNA互補位點的大量lncRNAs可作為競爭性內(nèi)源性RNA或miRNAs的“海綿”調節(jié)基因表達，從而降低靶向mRNAs的miRNA可用性（圖5C）。潛在競爭性內(nèi)源性lncRNA和miRNA之間的化學計量關系對于實現(xiàn)對靶mRNA表達的可測量效應非常重要。

在腫瘤中，lncRNA PNUTS由PNUTS前體mRNA的選擇性剪接產(chǎn)生，其通過hnRNPE1的結合介導（圖5C）。由此產(chǎn)生的lncRNA PNUTS包含miR-205的七個結合位點，miR-205是轉錄抑制子ZEB1和ZEB2的一個成熟抑制劑，也是上皮細胞維持所需的一個因子。lncRNA PNUTS隔離miR-205導致ZEB1和ZEB2上調，從而促進上皮-間質轉化和乳腺癌細胞遷移和侵襲。

4）細胞器的調節(jié)功能

有趣的是，許多l(xiāng)ncRNAs定位于特定的細胞器，如外泌體和線粒體（圖1h,i）。由于外泌體定期釋放到細胞外環(huán)境中，外泌體定位的lncRNAs可分泌并最終進入受體細胞，在受體細胞中發(fā)現(xiàn)此類lncRNAs參與表觀遺傳調節(jié)、細胞類型重編程和基因組不穩(wěn)定性。

線粒體定位的lncRNAs可由核DNA和線粒體DNA編碼，通常與線粒體代謝、凋亡以及線粒體與核酸的串擾有關。核編碼的SAMMSON控制線粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)、線粒體16S核糖體RNA成熟和線粒體編碼多肽的表達。三種豐富的線粒體編碼的lncRNAs lncND5、lncND6和lncCyt b與mRNAs形成分子間雙鏈體，并調節(jié)其穩(wěn)定性和表達。其他細胞器特異性lncRNAs的發(fā)現(xiàn)可能為lncRNA調節(jié)和細胞器內(nèi)穩(wěn)態(tài)之間的聯(lián)系提供更多的機制性見解。

lncRNAs的各種基因調節(jié)活性影響生理學的不同方面，從細胞分化、生長和對各種應激和刺激的反應，到在神經(jīng)、肌肉、心血管、脂肪、造血和免疫系統(tǒng)及其相關病理學中的關鍵作用。在此，我們重點介紹lncRNAs生理作用的一些方面和例子。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育是一個特別復雜的過程，需要精確的時空基因調控。哺乳動物的大腦是一個轉錄高度復雜的器官，表達大約40%的哺乳動物lncRNAs。細胞培養(yǎng)和小鼠模型表明lncRNAs參與損傷后神經(jīng)元的分化和再生。這些lncRNAs通常與在神經(jīng)發(fā)生中具有特定作用的蛋白質編碼基因有關。例如，lncRNA Silc1和轉錄因子SOX11在小鼠背根神經(jīng)節(jié)細胞中精確共表達，并在神經(jīng)損傷后共同誘導。

在損傷反應期間，順式作用的Silc1對于激活SOX11轉錄程序和神經(jīng)再生是必需的。Silc1與Sox11位點相互作用以促進其激活的機制尚不清楚，但已知其具有等位基因特異性。根據(jù)其在神經(jīng)元分化中的作用，一些lncRNAs的去調節(jié)與帕金森病、亨廷頓病、側肌萎縮性硬化癥或阿爾茨海默病有關。例如，編碼β-位點淀粉樣前體蛋白裂解酶1（BACE1；也稱為β-分泌酶1）的基因的反義BACE1-AS促進了BACE1 mRNA的穩(wěn)定性，導致阿爾茨海默病患者大腦中神經(jīng)毒性淀粉樣蛋白板的水平增加。BACE1-AS可在這些個體的血漿中檢測到，因此可作為潛在的疾病生物標記物。

廣泛研究的lncRNAs在造血細胞分化中的作用強調了分化驅動轉錄因子和lncRNAs的協(xié)同活動。因此，lncRNAs在激活或抑制編碼炎癥分子的基因表達方面具有決定性作用。有趣的是，關鍵免疫基因的誘導可能取決于炎癥刺激前其調節(jié)lncRNAs的表達，這是免疫基因啟動訓練免疫的必要步驟。

其中一種免疫基因啟動的lncRNAs，命名為UMLILO，在單核細胞中具有特征性，它在位于同一拓撲結合域內(nèi)的幾個趨化因子基因的啟動子上順式發(fā)揮作用，從而促進啟動處理后WDR5–MLL1復合物沉積H3K4me3。其他幾種免疫調節(jié)性lncRNAs參與染色質調節(jié)。在紅細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞中表達的lincRNA紅系存活前體（lincRNA EPS）和在巨噬細胞中表達的lnc13抑制免疫基因的轉錄。lnc13與炎癥性疾病有關，因為影響其表達的SNP導致lnc13調節(jié)基因水平升高，并易患腹腔疾病。

除了與適應性免疫有關的基因外，哺乳動物的lncRNAs還與控制先天免疫以應對病毒感染有關，這依賴于干擾素反應作為其主軸之一。lncRNAs的一個特征是由病毒感染引起的，包括SARS相關冠狀病毒、流感病毒、單純皰疹病毒1型和丙型肝炎病毒，這些lncRNAs的一個重要子集在干擾素的作用下上調。干擾素誘導的lncRNA干擾素反應負性調節(jié)因子（NRIR）是幾種抗病毒基因的負性調節(jié)因子，因此有利于乙型肝炎病毒的復制。類似地，嗜酸性粒細胞個體發(fā)育轉錄本（EGOT）在肝細胞中被干擾素-α和流感、丙型肝炎病毒和Semliki森林病毒感染強烈上調，抑制一組干擾素反應基因。

總之，lncRNA活性參與對誘導基因表達程序的分化線索和應激的反應，其中它們表現(xiàn)出正確分化和組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定所需的高度特異性調節(jié)功能。

與癌癥發(fā)生和進展相關的lncRNAs數(shù)量不斷增加，可以在Lnc2Cancer或癌癥LncRNA普查等管理數(shù)據(jù)庫中找到。lncRNAs參與獲取癌細胞的每一個特征，從增殖和生存的內(nèi)在能力，通過增加代謝，到與腫瘤微環(huán)境的關系。lncRNAs參與癌癥的早期證據(jù)來自其由關鍵致癌或腫瘤抑制轉錄因子（如p53、MYC、雌激素受體）或信號級聯(lián)（如Notch途徑）進行的轉錄調節(jié)。這些lncRNAs有助于致癌或腫瘤抑制反應的功能輸出。

一些lncRNAs在DNA損傷后被p53激活。小鼠lincRNA-p21通過以細胞周期素依賴激酶抑制劑1的轉錄非依賴性方式促進p53依賴的反式轉錄抑制和順式激活，從而促進細胞凋亡。人PANDA調節(jié)p53依賴的細胞凋亡和細胞周期阻滯；DINO在細胞核中穩(wěn)定p53，從而增強其轉錄活性；GUARDIN通過兩種獨立的細胞質和核機制保持基因組完整性（圖6a，b）。此外，MEG3等lncRNAs參與p53調控網(wǎng)絡，而不是p53的轉錄靶點。MEG3在多種癌癥中表達下調，并且包含一種進化保守的RNA結構，該結構在反式細胞中介導p53激活。

與這些p53相關的功能相反，許多l(xiāng)ncRNAs要么受原癌基因MYC的調控，要么受原癌基因MYC的表達調控。MYC基因座周圍存在一個復雜的調控網(wǎng)絡，涉及許多非編碼基因組元件。MYC位于頻繁擴增的8q24染色體區(qū)域，該區(qū)域包含增強子內(nèi)的幾個癌癥相關SNP，這些增強子與MYC基因形成組織特異性、長程染色質相互作用。

幾個lncRNAs在該區(qū)域表達，它們也跨越易患癌癥的SNPs。例如，CCAT1-L通過促進長程染色質循環(huán)在MYC轉錄調控中發(fā)揮作用（圖6c）。PVT1在癌癥中與MYC共擴增，在小鼠中通過穩(wěn)定MYC蛋白發(fā)揮致癌基因的作用。有趣的是，在某些人類細胞類型中，PVT1啟動子通過順式競爭使用特異性增強子和作為DNA邊界元素調節(jié)MYC的表達來限制MYC轉錄，其方式與PVT1 lncRNA無關（圖6c）。

總之，有大量證據(jù)表明細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)依賴于lncRNAs的作用。盡管在癌細胞中表達的數(shù)千個lncRNAs中只有一小部分可能在某種程度上發(fā)揮作用，但這些仍然在很大程度上未被研究。lncRNAs在化療和免疫治療反應中的作用、它們與腫瘤預后的關系以及它們對腫瘤微環(huán)境的影響等相關問題需要進一步研究。

在疾病中起關鍵作用的lncRNAs可能成為治療靶點。這種可能性得到了代表其若干特征的理論臨床優(yōu)勢的支持。高組織特異性和細胞網(wǎng)絡特定方面的調節(jié)表明，lncRNAs在與靶向相關的潛在、不希望的毒性作用方面優(yōu)于蛋白質。此外，缺乏翻譯、快速轉換和低表達水平可能有助于以較低劑量獲得更快的效果。

目前，治療性lncRNAs靶向的最先進嘗試是基于反義寡核苷酸（ASOs）的使用。這些分子本質上是單鏈DNA寡聚體，可以根據(jù)序列同源性和RNA可及性快速設計。重要的是，ASO適合下調保留在細胞核中的lncRNA：它們通過Watson–Crick堿基配對與靶RNA結合，并可在ASO結合位點誘導RNase H介導的共轉錄裂解，導致轉錄提前終止和lncRNA水平降低。

ASOs在細胞中具有很高的功效，盡管臨床上使用ASOs存在局限性，主要是因為體內(nèi)毒性和缺乏適當?shù)妮斔拖到y(tǒng)，這阻礙了足夠劑量的治療性ASOs的組織靶向性。為了改善其藥理學特性，通常對ASO進行化學修飾，以增強其與靶RNA的雜交親和力，從而增強對核酸酶降解的抵抗力并降低非特異性免疫刺激活性。這些化學變化包括GapmeR ASOs、RNA–DNA–RNA單鏈寡核苷酸鏈，其中核糖核苷酸可能包含2′-O-甲氧基乙基修飾的糖主鏈或附加修飾，例如鎖定的核酸和S-限制的乙基殘基。

此外，融合適體也可用于這些寡基藥物的靶向細胞內(nèi)遞送。一些靶向ASOs的mRNA已經(jīng)獲得FDA和歐洲藥物管理局的批準或已進入臨床試驗，一些靶向致癌lncRNAs的ASOs正在開發(fā)中，并受到專利保護。

較不發(fā)達的是使用小分子靶向lncRNAs。獲得高親和力和特異性結合lncRNAs的成功分子需要鑒定具有足夠結構復雜性的相關RNA基序。到目前為止，這一層次的結構知識僅適用于有限數(shù)量的lncRNAs，這表明lncRNAs通常折疊成幾個可能參與不同分子相互作用的模塊化結構域。從治療角度來看，阻斷l(xiāng)ncRNAs和蛋白質之間的功能性相互作用可能是可取的?；蛘?，模擬lncRNAs結構和結合特性的合成分子可以作為誘餌，與lncRNAs競爭蛋白質結合，從而干擾其功能。隨著lncRNAs的結構和分子特征得到更好的理解，所有這些有希望的方法將變得更加實用。

最后，基于CRISPR–Cas系統(tǒng)的工具在精確調節(jié)lncRNAs方面是最通用和最有前途的工具之一。CRISPR–Cas工程分子的不同版本允許lncRNA編碼基因的缺失（使用CRISPR–Cas9）、抑制（CRISRPi）或激活（CRISPRa），以及轉錄本本身的降解（CRISPR–Cas13）。這些技術能夠相對快速地敲除、敲低或過表達lncRNAs，已經(jīng)廣泛用于單個lncRNA基因座的研究應用，并且越來越多地應用于數(shù)千個基因座，以便在不同的實驗環(huán)境中進行高通量功能喪失和功能獲得篩查。然而，由于缺乏功能性開放閱讀框，使用CRISPR–Cas在體內(nèi)靶向lncRNAs比靶向蛋白質編碼基因更困難。因此，預計CRISPR–Cas系統(tǒng)在lncRNA位點的治療應用將落后于蛋白質編碼基因。

近年來，我們在理解lncRNAs方面取得了顯著進展，現(xiàn)在我們對這些分子的特征和功能多樣性有了更清晰的了解。然而，這些知識只代表了它們基因調控潛力的一小部分。lncRNAs生物學的幾個方面仍然需要嚴格的研究，例如，考慮到lncRNAs序列的非編碼性質和低序列保守性，我們?nèi)匀贿h未了解lncRNAs序列和結構特征如何與其功能相關。

有趣的是，最近的一項研究表明，盡管缺乏線性同源性，但具有相似k-聚體含量的lncRNAs具有相關功能。這項研究表明，lncRNAs中的短序列元件介導與蛋白質（和/或其他分子）的相互作用，因此是lncRNAs功能的關鍵決定因素。然而，這種相互作用的性質和動力學仍然需要闡明。越來越明顯的是，lncRNAs的多種功能可以定義其功能。這些特征包括它們的序列、表達水平、加工、細胞定位、結構組織以及與其他分子的相互作用。所有這些特征的綜合知識有望增加功能性lncRNAs的識別和分類。

lncRNAs如何影響復雜的生理過程和疾病的發(fā)生是非常相關的問題。我們目前的知識表明lncRNAs可以微調細胞規(guī)格和疾病。這些功能需要更深入的理解，不僅是為了提供生理病理過程的完整圖像，而且因為lncRNAs可以以高度特異性作為治療靶點?？紤]到它們的特點，疾病相關的lncRNAs在個體化醫(yī)療的背景下將獲得更大的相關性。隨著對lncRNAs基因調控模式的更好理解，這一領域的進展將齊頭并進。

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