来自中科院动物所和河北大学的合作团队发现了一个在昆虫脑内反馈控制神经递质多巴胺（dopamine）的合成以精细调节行为可塑性的新机制。一个调控多巴胺代谢合成的长非编码RNA（Long noncoding RNA，lncRNA）在其中发挥关键作用。

动物和人类基因组的90%以上都可能发生转录，但只有2%转录后编码蛋白，成千上万的长转录本则不具有蛋白编码潜能，形成lncRNA分子。这类数量巨大但大多数功能未知的lncRNA分子被称为基因组的“暗物质”。过去发现许多lncRNA在脑组织和神经细胞特异性高表达，但人们对其在神经和行为调控方面的功能认识非常有限。

多巴胺是控制动物运动、学习记忆、上瘾等行为的重要神经递质，与多种常见的神经退行性疾病有关。在对飞蝗脑内多巴胺精细合成的调控机制研究中发现，控制多巴胺合成的上游限速酶-苯丙氨酸羟化酶（PAH）的基因座中转录出来一个新的lncRNA（命名为PAHAL）。有趣的是，PAHAL来自于PAH的一个外显子及其相邻的内含子部分，转录方向与PAH一致（即sense转录）。脑内PAHAL能快速响应飞蝗种群密度变化的刺激，其上调随即激活脑中PAH的表达，并推动下游多巴胺的合成；而多巴胺生成改变则有效控制着飞蝗的聚群行为可塑性（见图1和图2）。

图1. 飞蝗典型散居型（绿色）和群居型（黑色）蝗蝻。飞蝗从散居型到群居型的两型转变包括了聚群行为改变，是蝗灾暴发的前提。拍摄者：葛瑨、张夏

随后对lncRNA反馈调控基因转录激活的机制进行了深入细致的研究。发现PAHAL通过招募转录/剪切因子SRSF2到PAH基因的近端启动子区，从而激活PAH的转录。PAHAL的这种共转录激活子功能需要PAHAL/SRSF2复合物与PAH近启动子的新生RNA相互作用，而新生RNA5'端的特定序列对SRSF2结合是至关重要的（见图2）。

这是首次在基因转录水平对lncRNA在分子神经生物学方面的功能进行深入剖析，并建立了一个lncRNA通过反馈调节精确控制动物行为可塑性的模型（见图2）。相关内容“Long noncoding RNA PAHAL modulates locust behavioural plasticity through the feedback regulation of dopamine biosynthesis”发表在 PLoS GENETICS上。

图2. 长非编码RNA PAHAL与转录因子SRSF2相互作用反馈激活苯丙氨酸羟化酶（PAH）基因表达，并最终控制多巴胺（DA）代谢合成和行为转变。

博士后张夏为本论文的第一作者，康乐院士与陈兵研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、中国科学院战略重点研究计划和河北省高校百名优秀创新人才支持计划等项目的资助。

 原文链接：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008771