在前面的《来自基因组暗物质的lncRNA、ciRNA和miRNA》一文中我们给大家介绍过人类基因组中存在大量被称为基因组“暗物质（dark matter）”的非编码序列，包括基因间非编码序列、内含子非编码序列等。所谓基因组“暗物质”，其实就是基因组中的非编码RNA——不包含用于制造蛋白质的版图，构成了超过 95% 的人类基因组。之前的研究认为，非编码RNA不编码蛋白质，属于“垃圾”RNA。但越来越多的最新的研究表明这些“暗物质”其实有许多开挂的逆天技能，下面给大家略举一二：
一．长非编码核糖核酸调控核糖体生成
图. SLERT的加工产生以及其与DDX21环、RNA聚合酶Pol I的相互作用机制
中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组发现了一种全新的长非编码核糖核酸，并通过分辨率达100纳米的结构照明显微镜，揭示了其在人类细胞核仁中，促进核糖体生成的精准调控中，发挥着关键作用。陈玲玲研究员介绍，核糖体RNA的精准调控，过多过少都不好。过多容易引发癌症，过少意味着核糖体生成不足，有可能引发脊髓衰竭性贫血。它的精准调控，对于维持细胞，还有个体生命的正常生理活动非常重要。他们的这项工作就发现一种可以调节核糖体RNA的一种非编码核糖核酸-长非编码RNA SLERT 在细胞核仁功能和RNA聚合酶I（Pol I）转录过程中的重要调控机制。
相关研究成果以“SLERT regulates DDX21-rings associated with Pol I transcription”（SLERT通过影响DDX21环实现对RNA聚合酶I转录的调控机制）为题于2017年5月4日在线发表在Cell上。
通过实验，研究团队进一步精准解析了该长非编码核糖核酸的功能机制，对于促进细胞中核糖体的平衡，治疗贫血、癌症等疾病具有重大潜在价值。
二．内含子可在营养匮乏期间帮助酵母菌存活更长时间
近日，《自然》同期发表2篇内含子功能研究文章，这2项独立研究通过不同的途径同时发现内含子在真核细胞在内，至少是酵母菌中起着意想不到的作用：内含子可在营养匮乏期间帮助酵母菌存活更长时间！
其中一项研究由Sherif Abou Elela领导，该研究于2002年开始，最初目的是研究酵母菌中为什么存在内含子。为此，研究团队构建了295株酵母菌的基因文库，每一株菌都有一个内含子被删除。其中有9株一个基因包含两个内含子的菌株，同时删除了两个内含子。
研究结果显示，在营养匮乏的条件下，删除内含子会阻碍酵母菌的生长，在营养丰富的情况下，则对酵母生长几乎没有影响。研究人员分析发现，酵母基因组中约90%的内含子在删除后都会产生这种效果。
另一项研究由David Bartel 领导。该研究团队在酵母菌生长减弱阶段，对其进行RNA测序以检测内含子片段，发现在这一阶段，内含子会逐渐积累，而不是被降解。对于这个意外发现，研究团队进行了深入挖掘，共发现了34个内含子(约占酵母菌基因组内含子的11%)。此外，这些内含子似乎非常稳定，并在剪接复合体周围徘徊。
研究人员利用CRISPR基因编辑技术从酵母基因组中删除了少数内含子，并将其与正常酵母菌进行了比较。结果显示，与野生型细胞相比，在营养丰富的情况下，这些改造后的酵母菌生长更加快速。在营养匮乏条件下，野生型酵母菌生长也很活跃，但改造的酵母菌却不可以。研究人员认为，这些稳定的内含子或许可以帮助酵母菌在饥饿条件下维持生长。
内含子如何在饥饿条件下帮助酵母菌存活？科学家目前尚无法清楚解释，不过两个研究团队都提出了一种可能的机制，即这些内含子或许是通过防止剪接复合物剪接新转录的内含子，达到减少资源浪费的目的。Elela研究团队在一项试验中证明了这一猜想，在饥饿的酵母菌体内，内含子会抑制蛋白质产生所必需的核糖体蛋白基因的表达，这意味着，内含子可使基因的剪接、翻译变少，减缓细胞新陈代谢，减少能量消耗，最终帮助细胞存活更长时间。
三．可逆转胎儿性别
人们通常认为人类性别是由Y染色体决定的，但是一些胎儿即使有Y染色体也会发育成女性。以往的研究指出这是DNA调控元件影响的结果。在今年6月，Science上来自英国弗朗西斯·克里克研究所的一项研究，将小鼠中的增强子Enh13敲除，实现了小鼠的性别反转。而在最近的Nature Communication期刊上，墨尔本大学的科学家进一步明确了调控机制：他们在性发育异常患者中发现，有3个DNA增强子直接控制着胚胎性发育这一过程。
来自墨尔本大学的Andrew Sinclair利用性发育异常病人样本，在之前实验的基础上，不断缩小可疑区域范围，精确分析找到了人类对应的3个核心增强子区域：
- 位于人类XYSR的eSR-A区域，与小鼠Eh13 具有80%同源性（1号）
- 位于人类RevSex的eSR-B区域（2号）
- 位于人类TESCO的eALDI区域（3号）
Sinclair实验锁定的影响性发育的三个增强子区域。
目前只有大约38.7%的性发育异常患者能够得到准确的诊断，因为人类对性发育过程所了解的基因非常有限。临床诊断上，仅从类似SRY或者SOX9这种具有编码作用的基因着手，明显有很大局限性。许多患者性别反转的原因可能正藏身在类似Sinclair研究中的 “基因荒漠”中，而目前基因筛查几乎是直接放弃这部分DNA序列的。在人类整个DNA集合中，大约有100万个增强子分别控制着约22000个基因的表达。“增强子在DNA序列上，但是并非位于编码基因区域。许多病症的解决，最终还是需要从这些DNA暗物质中获得答案。”Sinclair表示。
可以预见在未来关于基因组暗物质的研究会越来越受到人们的重视。
