基因组“暗物质”挑战遗传学中心法则？

1953年，DNA双螺旋模型的提出标志着近代分子生物学的诞生。1957年，弗朗西斯·克里克进一步提出了经典的遗传学中心法则，开启了分子生物学时代。

经过几十年的研究，科学家对于非编码RNA的认知极大丰富了人类对中心法则的理解。从广义上讲，非编码RNA在真核生物转录组中占据了非常大的部分，包括小RNA、长非编码RNA、环形RNA以及高度重复序列的RNA等多种类别。更重要的是，尽管非编码RNA不具备编码蛋白质的能力，但可以直接调控生物性状。

我和非编码RNA的渊源可以追溯到我在博士阶段接触的第一个课题。当时，我就对非编码RNA的研究产生了浓厚兴趣。回国建立自己的实验室后，我提出了一个猜想：并非所有长非编码RNA都具有当时科学界所认为的、类似信使RNA的结构，可能存在一些新型长非编码RNA家族有待发现。

基于这个猜想，我们实验室创建了针对无多聚腺苷酸尾RNA的研究新体系，为发现新型长非编码RNA分子奠定了基础。通过对人类细胞中无多聚腺苷酸尾转录本的深入分析，我们相继发现了来源于内含子的带有小核仁RNA的长非编码RNA家族、多基因连续转录加工产生的SPA长非编码RNA家族，以及环形长非编码RNA（简称环形RNA），并证明这些RNA分子具有全新的生成途径和重要的生物学功能。

近些年来，一系列新兴的研究工具和技术极大推动了非编码RNA领域的研究，包括三代RNA测序、化学探针、超高分辨率显微成像，以及基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术等。这些技术有利于我们更快地发现细胞、组织以及物种特异性的RNA异构体，也使我们能从分子二级结构、精准亚细胞定位等多个角度去深入解析长非编码RNA的作用模式及时空表达图谱。

回望长非编码RNA的研究历程，特别是那些奠基性的研究成果，长非编码RNA展现出多样化的作用模式——从染色质状态调控到蛋白质翻译后修饰，长非编码RNA广泛地参与了中心法则的全部过程。因此，非编码RNA的多样性功能拓展了人们对中心法则的认知，而并非传统观点中认为是对中心法则提出挑战。

目前，非编码RNA研究领域还存在很多问题亟待新技术去解决。例如，在超高时空分辨率尺度下探究RNA与蛋白质间的动态相互作用，发展化学标记和智能计算等方法协作研究RNA的折叠与结构等。

对非编码RNA的探索永无止境。比如，长非编码RNA中的逆转录元件是如何被表达、分布并发挥功能的？如何实现对长非编码RNA的整个生命活动的完全注释？如何多维度阐释长非编码RNA的生理功能及作用机制？为此，我们将不断努力探索，解开其中的奥妙。