مروری بر نقش بیولوژیک rnaهای طویل غیرکدکننده (lncrna) در غلات و گیاهان زراعی

بر اساس مطالعات انجام شده روی ارگانیسم‌های مختلف گیاهی، حدود 90 درصد از کل ژنوم یک ارگانیسم زنده به صورت rna رونویسی می شود. با این حال، تنها یک تا دو درصد از ژنوم رونویسی شده، مربوط به rnaهای کدکننده پروتئین هستند. rnaهای غیر کدکننده، مولکول‌های rnaیی هستند که الگوی ساخت هیچ پروتئینی نبوده و به اصطلاح، قابل ترجمه نیستند. rnaهای طویل غیر کد کننده (lncrnas) نیز دسته ای از این rnaهای غیر کد کننده هستند که دارای طولی بیش از 200 نوکلئوتید می‌باشند. بر اساس ارگانیسم مورد مطالعه و زمینه ژنومی، lncrnas متنوع هستند و دارای انواع مختلفی می باشند. از جمله انواع متفاوت این rnaها می توان به lncrnaهای سنس (معنی) و آنتی سنس (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 آن ها روی بیان ژن‌ها در سطوح اپی‌ژنتیک، رونویسی، پس از رونویسی، ترجمه و پس از ترجمه شده و به روش های گوناگون، زمان و مقدار بیان ژن‌ها در غلات را تحت شرایط متغیر تنظیم می کنند. علاوه بر آن، این دسته بزرگ از rnaها، دارای نقش های مهمی در فرآیندهای بیولوژیکی 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 در غلات و گیاهان زراعی 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 غلات نام برد. با توجه به اهمیت بسیار زیاد rnaهای غیر کد کننده خصوصاً lncrnaها و طبیعت بسیار جدید و ناشناخته بودن آن‌ها، در این مقاله مروری، به بررسی انواع و مکانیسم های عملکرد lncrnaها در سطوح مختلف اپی ژنتیک، رونویسی، پس از رونویسی، ترجمه و پس از ترجمه در غلات و سایر گیاهان زراعی پرداخته خواهد شد. 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 پروتئین های 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.

a review on biological roles of long non-coding rnas (lncrnas) in plants: a focus on cereal crops

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, at least, a protein peptide. non-coding rnas are rna molecules from which no protein is synthesized and cannot be translated. long non-coding rnas (lncrnas) are also a group of non-coding rnas having a length of about 200 nucleotides. different studies have verified that lncrnas are widely diverse in type and function. accordingly, sense and antisense, intronic, intergenic, bidirectional, and enhancer lncrnas are some known altered types 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 processes at epigenetic, transcription, post-transcription, translation and post-translation-levels. there are also some studies vertifying the involvement of such rnas in the 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 the strcuture arrangement of transcriptional productions, and the mrna-to-protein translation process. 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 crop cell differentiation and cell cycle specially cereals 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 such biological activities in crops are investigated. it has been verified that there are fewer published articles available related to the role and function of lncrnas in biological systems of crops, especially cereal.