مروری بر نقش بیولوژیک RNAهای طویل غیرکدکننده (LncRNA) در غلات و گیاهان زراعی

نوع مقاله : مروری

نویسندگان

1 بخش بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمانشاه، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمانشاه،

10.22126/cbb.2024.9699.1055

چکیده

بر اساس مطالعات انجام شده روی ارگانیسم‌های مختلف گیاهی، حدود 90 درصد از کل ژنوم یک ارگانیسم زنده به صورت RNA رونویسی می‌شود. با این حال، تنها 1 تا 2 درصد از ژنوم رونویسی شده، مربوط به RNAهای کدکننده پروتئین هستند. RNAهای غیر کدکننده، مولکول‌های RNAی هستند که از روی آن‌ها هیچ پروتئینی ساخته نمی‌شود و به اصطلاح قابل ترجمه نیستند. RNAهای طویل غیر کد‌کننده نیز دسته‌ای از این RNAهای غیر کد‌کننده هستند که دارای طولی بیش از 200 نوکلئوتید می‌باشند. بر اساس ارگانیسم مورد مطالعه و زمینه ژنومی، LncRNAs متنوع هستند و دارای انواع مختلفی می‌باشند. از جمله انواع متفاوت این RNAها می‌توان به LncRNAهای سنس (معنی) و آنتی‌سنس (غیرمعنی)، اینترونیک، بین ژنی، دو طرفه و تقویت کننده اشاره کرد. LncRNAها در درجه اول با RNAهای پیام‌رسان ، DNA، پروتئین و RNAهای کوچک از نظر طولی تعامل و اثرمتقابل دارند که این موضوع باعث تاثیرگذاری آن‌ها روی بیان ژن‌ها در سطوح اپی‌ژنتیک، رونویسی، پس از رونویسی، ترجمه و پس از ترجمه و به روش‌های گوناگون زمان و مقدار بیان ژن‌ها در غلات را تحت شرایط متغیر تنظیم می‌کنند. علاوه بر آن، این دسته بزرگ از RNAها، دارای نقش‌های مهمی در فرآیندهای بیولوژیکی در غلات و گیاهان زراعی مانند بازآرایی کروماتین، فعال‌سازی رونویسی و تنظیمات پروموتوری، تداخل رونویسی به صورت اعمال توقف یا ادامه‌دار بودن آن، پردازش RNAهای رونویسی شده و کمک به ایجاد ساختار صحیح آن‌ها و همچنین ترجمه mRNA به پروتئین را دارند. از جمله اثرات بیولوژیکی RNAهای بلند غیر کدکننده می‌توان به نقش اساسی آن‌ها در عملکردهای مهمی مانند رشد و نمو، پاسخ به تنش‌های زنده و غیر زنده (تنش‌های محیطی)، تنظیم تمایز سلولی و چرخه سلولی در گیاهان زراعی و به ویژه در غلات نام برد. با توجه به اهمیت بسیار زیاد RNAهای غیر کد‌کننده خصوصاً LncRNAها و طبیعت بسیار جدید و ناشناخته بودن آن‌ها، در این مقاله مروری ما به بررسی انواع و مکانیسم‌های عملکرد LncRNAها در سطوح مختلف اپی ژنتیک، رونویسی، پس از رونویسی، ترجمه و پس از ترجمه در غلات و سایر گیاهان زراعی می‌پردازیم. همچنین در این مقاله سعی گردیده است که ارتباط LncRNAها با پاسخ این گیاهان به تغیرات شرایط محیطی و نقش تعاملی آن‌ها روی عوامل و پروتئین‌های دخیل در فعالیت‌های بیولوژیک گیاهان مورد بررسی و تحقیق قرار گیرد تا به بررسی کارهای انجام شده در داخل و خارج کشور پرداخت. خاطر نشان می‌گردد که در دنیا تعداد کمی مقالات در ارتباط با نقش و کارکرد LncRNAها به ویژه در زبان فارسی در دسترس است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A review on biological roles of long non-coding RNAs (LncRNAs) in plants: A focus on cereal crops

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Sohrabi 1
  • Armin Saed-Moucheshi 2
1 Depratment of Plant Biotechnology, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 Department of Crop and Horticulture Reseach, Kermanshah Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

According to the studies conducted on different plant species, about 90% of the entire genome of a plant is transcribed as RNA. However, only 1-2% of the transcribed genome is protein-coding RNAs which their transcription would end up in in, at least, a protein peptide. Non-coding RNAs are RNA molecules from which no protein is synthesized cannot be translated. Long non-coding RNAs (LncRNAs) are also a group of such non-coding RNAs having a length of about 200 nucleotides. different studies have verfied that LncRNAs are widely diverse in both type and function. Accordingly, sense and antisense, intronic, intergenic, bidirectional, and enhancer LncRNAs are some known altered type of LncRNAs. Long non-coding RNAa primarily interact with messenger RNAs (mRNA), DNA, proteins, and small RNAs (e.g. MicroRNAs, miRNA and siRNA) making them an important agent in gene expression procces at epigenetic, transcription, post-Transcription, translation and post-translation levels. there are also some studies verfying the involvment of such RNAs in regulatation of the time and quantity of expression in response to various conditions. In addition, this large group of RNAs has important roles in biological processes such as chromatin rearrangement, transcription activation and promoter settings, interference with strcuture arrangment of transcriptional productions, and the mRNA to protein translatation proccess. Among the biological effects of long non-coding RNAs, their essential role in phenotyping functions such as growth and development, response to biotic and abiotic stresses (environmental stresses), regulation of cell differentiation and cell cycle can be mentioned. Due to the great importance of non-coding RNAs, especially LncRNAs, in this review article we try to investigate the types and mechanisms of LncRNA functions at different epigenetic, transcriptional, post-transcriptional, translational and post-transcriptional levels. Correspondingly, the relationship between LncRNAs and the response of crops to changes in environmental conditions and their interactive role on factors and proteins involved in the such biological activities in crops are investigated. It has been verified that there are less published articles available related to the role and function of LncRNAsin biological systems of crops, especially cereal.


According to the studies conducted on different plant species, about 90% of the entire genome of a plant is transcribed as RNA. However, only 1-2% of the transcribed genome is protein-coding RNAs which their transcription would end up in in, at least, a protein peptide. Non-coding RNAs are RNA molecules from which no protein is synthesized cannot be translated. Long non-coding RNAs (LncRNAs) are also a group of such non-coding RNAs having a length of about 200 nucleotides. different studies have verfied that LncRNAs are widely diverse in both type and function. Accordingly, sense and antisense, intronic, intergenic, bidirectional, and enhancer LncRNAs are some known altered type of LncRNAs. Long non-coding RNAa primarily interact with messenger RNAs (mRNA), DNA, proteins, and small RNAs (e.g. MicroRNAs, miRNA and siRNA) making them an important agent in gene expression procces at epigenetic, transcription, post-Transcription, translation and post-translation levels. there are also some studies verfying the involvment of such RNAs in regulatation of the time and quantity of expression in response to various conditions. In addition, this large group of RNAs has important roles in biological processes such as chromatin rearrangement, transcription activation and promoter settings, interference with strcuture arrangment of transcriptional productions, and the mRNA to protein translatation proccess. Among the biological effects of long non-coding RNAs, their essential role in phenotyping functions such as growth and development, response to biotic and abiotic stresses (environmental stresses), regulation of cell differentiation and cell cycle can be mentioned. Due to the great importance of non-coding RNAs, especially LncRNAs, in this review article we try to investigate the types and mechanisms of LncRNA functions at different epigenetic, transcriptional, post-transcriptional, translational and post-transcriptional levels. Correspondingly, the relationship between LncRNAs and the response of crops to changes in environmental conditions and their interactive role on factors and proteins involved in the such biological activities in crops are investigated. It has been verified that there are less published articles available related to the role and function of LncRNAsin biological systems of crops, especially cereal.

کلیدواژه‌ها [English]

  • chromatin rearrangement
  • gene expression regulation
  • non-coding RNA
  • post-translational
  • epigenetics
  • pre-transcriptional