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長鏈非編碼RNA，也稱為lncRNAs，在結構上類似於mRNAs。然而，lncRNAs的獨特之處在於它們不參與任何蛋白質編碼。化學探測和結構研究一直是瞭解幾種IncRNAs結構的方法，包括核糖體結構[1]。其他適用於IncRNAs的研究是測量RNA二級結構的方法。此外，顧名思義，lncRNAs是哺乳動物基因組產生的長（或大）轉錄本。
在許多使當今能夠深入研究RNA分子的技術進步之前，lncRNAs就被發現和表徵了。最初，人們認為這些分子與其他RNA的功能類似，即編碼蛋白質。然而，隨後的實驗資料表明，lncRNAs缺乏開放閱讀框（ORF），這證明這些轉錄不可能編碼蛋白質。
儘管已經確定lncRNAs不參與蛋白質合成，但這些轉錄的功能仍然是一個問題。雖然lncRNA機制的重大謎團仍然沒有得到解答，但根據Moran、Perera和Khalil的文章，“過去幾年中，大量出版物記錄了lncRNAs的重要功能，影響了許多生物過程，包括基因表達調控、劑量補償、基因組印記、核組織和區室化以及核質運輸。”[1]
長鏈非編碼RNA分為三類：內含子長鏈非編碼RNA、天然反義轉錄本和長鏈間隔非編碼RNA。儘管已確認人類和其他哺乳動物基因組會產生這些不同型別的lncRNAs，但尚未完全瞭解這些分子在生物過程中的作用，以及它們的作用機制。這些主題仍然是許多不同假設中爭論的話題。
顧名思義，內含子長鏈非編碼RNA（內含子lncRNAs）僅從蛋白質編碼基因的內含子中表達。
天然反義轉錄本，縮寫為NATs，是與蛋白質編碼基因重疊並反向轉錄的轉錄本。這些分子是在21世紀初發現的，當時在小鼠中鑑定出超過11,000個lncRNAs。經過進一步檢查，確定這些lncRNAs中相當一部分是NATs。Moran、Perera和Khalil寫道，在另一項研究中發現，“人類細胞中40%的蛋白質編碼基因也表達NATs。”[1] NATs在過去十年中一直被研究，研究表明NATs具有特定的功能：它們調節與它們重疊的蛋白質編碼基因。
最近，lncRNAs在基因組的“基因間”區域表達，或是在DNA片段中幾乎沒有基因或根本沒有基因。這些lncRNAs被命名為長鏈間隔非編碼RNA，或lincRNAs。
在RNA測序技術出現之前，研究人員利用已知的事實，“積極轉錄的蛋白質編碼基因通常顯示特定的組蛋白修飾模式”，然後能夠分離lincRNAs。這些結果表明，人類和老鼠基因組都創造了超過3300個lincRNAs。RNA測序技術證實了這些結果，發現了更多lincRNAs。目前，預計整個人的DNA會產生超過8000個lincRNA，其中超過一半被認為是“高置信度lincRNAs”。[1] 這些高置信度lincRNA位於細胞的各個區域，包括細胞核和細胞質，並且被認為可能在細胞身份中發揮作用。
儘管只有很小一部分lncRNAs透過實驗進行了檢查，但新興的結果是，這些分子參與了許多生物學背景。
儘管基因調控通常由於其複雜性而需要許多不同的因素，但最近的研究表明lncRNAs透過各種機制促成基因調控。
一個已知且研究得很好的lncRNA叫做Xist，它是這些基因調控lncRNAs的例子。Xist負責啟動和擴散女性體細胞中X染色體的失活。雖然Xist實現此功能的具體機制尚不清楚，但整個科學界都認為Xist是抑制失活X染色體上數百個基因所必需的。
lncRNAs參與調控基因表達的另一個過程稱為基因組印記。基因組印記需要非常嚴格的調控，主要是因為印記基因的表達在哺乳動物發育中起著至關重要的作用，而印記基因兩個等位基因的表達水平在不同基因之間可能存在很大差異。大量的lncRNAs，以及mRNAs，積極調節蛋白質編碼基因的表達順式。“Air”是這些基因表達調控lncRNAs之一，透過定位到染色質來沉默三個順式印記基因。
基因也可以透過反式作用的 lncRNAs 調控。例如，一種叫做 HOTAIR 的 lncRNA（實際上是一種 lincRNA），可以反式調控人類 HOXD 基因的表達。
多能性是指幹細胞分化為三胚層的能力：中胚層、內胚層和外胚層。
雖然之前的研究表明維持多能性需要關鍵的轉錄因子和染色質因子，但研究也發現一些轉錄因子與小鼠中許多 lincRNAs 的啟動子結合。另一項研究也表明，維持多能性需要兩種特定的 lincRNAs。
深入研究了 lincRNAs 在多能性維持中的作用，一項研究表明 26 種 lincRNAs 是維持多能性所必需的。這些 lincRNAs 被確定會導致“退出多能性狀態或啟用譜系承諾程式”。[1] lincRNAs 被認為是感測器，感知幹細胞的環境並提醒幹細胞保持多能性或根據環境變化進行改變。
基因表達調控發生在多個水平，例如轉錄之前、期間或之後，或在翻譯期間。最近，被稱為副斑點的核結構被認為是轉錄後基因調控的參與者。然而，副斑點被觀察到是動態結構，在發育的某些階段不存在。副斑點的出現與一種叫做 NEAT1 的富含核的常染色體轉錄本的啟用相一致，這一事實支援了 NEAT1 是副斑點形成所必需的分子這一結論。此外，NEAT1 的消耗會導致隨後副斑點在細胞核中的丟失；同樣，NEAT1 的過表達會導致副斑點的增加。這些觀察表明 NEAT1 在細胞核中副斑點形成和維持中起著至關重要的作用。
pre-mRNA 的選擇性剪接會導致蛋白質組的複雜性，因為它從單個 mRNA 生成具有不同功能的多種蛋白質產物。一種叫做 MALAT1 的 lncRNA，即轉移相關的肺腺癌轉錄本 1，被認為在 pre-mRNA 的選擇性剪接中起著重要作用。這得到了 MALAT1 定位於核斑點的這一事實的支援，核斑點實際上包含幾種與選擇性剪接相關的蛋白質。特別地，MALAT1 調控參與 pre-mRNA 調控和剪接位點的特定蛋白質的磷酸化。此外，已經證明 MALAT1 的消耗會影響 pre-mRNA 選擇性剪接的模式。然而，儘管發現了 MALAT1，但仍有待確定其他 lncRNAs 是否參與選擇性剪接的調控。
儘管研究人員尚未發現有關 lncRNAs 作用機制的所有細節，但可以解釋 lncRNAs 發揮作用的幾種機制。
儘管染色質修飾複合物和 DNA 甲基轉移酶透過酶促修飾染色質和 DNA 來啟用和抑制基因，但這些酶如何在沒有 DNA 結合能力的情況下識別其靶基因仍然是一個問題。最近有人提出，一些 lncRNAs 充當染色質修飾複合物和其他核蛋白的引導，將其引導到特定位置，以便這些分子發揮各自的作用。
lncRNAs HOTAIR 和 Air 都會靶向和引導染色質修飾複合物到其靶基因；這兩種 lncRNA 之間的唯一區別在於 HOTAIR 反式結合，而 Air 順式結合 (這與它們在“基因表達調控”部分提到的基因調控功能一致)。最近的證據表明，在這個過程中，lncRNA 首先與染色質結合，然後作為染色質修飾複合物的“對接站”。
儘管細胞中圍繞 RNA 的大多數核糖核蛋白複合物 (RNP) 的具體分子組成尚未確定，但研究表明 lncRNAs 以 RNP 的形式存在於細胞中。例如，lncRNA Xist 已被證明與特定的轉錄因子相互作用，該轉錄因子有助於將 Xist 連線到失活染色體；Xist 形成某種分子橋，以連線這種轉錄因子和染色質修飾複合物，從而抑制失活染色體上的基因。
其他 lncRNAs，如 NEAT1 和 MALAT1，形成幾種蛋白質的分子支架。透過這樣做，它們可以調控這些蛋白質的功能。然而，目前尚不清楚這些 lncRNAs 如何識別其各自的蛋白質並開始在細胞核中形成這些分子支架。
已證明幾種 lncRNAs 對細胞環境中的特定刺激作出反應。因此，它們被觸發啟用特定的轉錄程式，這些程式允許細胞對這些刺激作出反應。在某些情況下，lncRNAs 充當負調節因子。例如，lncRNA 生長停滯特異性 5 (GAS5) 充當糖皮質激素受體 (GR) 的負調節因子，GR 是特定類別的核受體。當被啟用時，GAS5 與 GR 相互作用，抑制這類核受體與它們特定的 DNA 反應元件結合並執行其功能。因此，lncRNAs 充當轉錄因子可以導致基因表達變化的效果的調節劑，以及細胞對來自細胞環境的刺激作出反應的能力的調節劑。
儘管只有少數 lncRNAs 與人類疾病相關，但最近，在某些情況下，科學家觀察到 lncRNAs 與人類疾病之間存在密切關聯。根據 Moran、Perera 和 Khalil 的論文，“lncRNAs 被發現在一系列人類疾病和疾病中失調，包括各種型別的癌症”。[1] 儘管大多數 lncRNAs 的機制尚未完全被發現，但一些研究已經開始揭示少數 lncRNAs 的機制。在文章“長非編碼RNA的基因組調控”中，Rinn 和 Chang 提到了人類癌症中 IncRNAs 的改變，“幾十種 lncRNAs 被記錄為在人類癌症中表達改變，並受特定致癌和腫瘤抑制途徑的調控，例如 p53、MYC 和 NF-κB 最近描述了一類 IncRNAs，這些 IncRNAs 在人類細胞週期中顯示週期性表達，而其中許多在人類癌症樣本中表達失調。” [2] 癌症是研究最多的疾病，這使得 IncRNAs 可能參與許多其他疾病的發病機制。在未來的研究中，有必要研究不含蛋白質編碼基因的區域中的潛在 IncRNA 轉錄本，因為這些區域與人類疾病密切相關。
Khalil，Ahmad M.，Victoria A. Moran，Ranjan J. Perera。"哺乳動物長鏈非編碼 RNA 的新興功能和機制正規化。" http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3413108/。2012 年 4 月 5 日。
Rinn，John L. 和 Howard Y. Chang。"長鏈非編碼 RNA 的基因組調控。"美國國家生物技術資訊中心。美國國家醫學圖書館，n.d. 網路。2012 年 12 月 7 日。