调控细胞增殖与死亡的lncRNA的鉴定及其作用机制研究

Cell proliferation and apoptosis are tightly regulated biological processes. Studies on the regulatory mechanisms of cell proliferation and apoptosis have long been focused on protein coding genes. Although the number of long non-coding RNAs (lncRNAs) is much more than that of proteins, yet our understanding about the biological function and its underlying mechanism of lncRNAs is still very limited. The lncRNAs that regulate cell proliferation and apoptosis remains largely unknown. Based on microarray and bioinformatic analyses, we have identified a cohort of differential expressed lncRNAs and mRNAs, and built the gene co-expression networks, which suggest a group of candidate lncRNAs that may regulate proliferation and apoptosis. With these findings, we will further investigate: 1) the regulatory roles of candidate lncRNAs in cell proliferation and apoptosis; 2) the regulatory mechanisms of candidate lncRNAs; 3) the molecular mechanisms underlying the expression of candidate lncRNAs. The results obtained will not only reveal the biological function and regulatory networks of lncRNA, but also disclose the novel mechanisms responsibe for cell proliferation and apoptosis.

增殖与凋亡是受到严格调控的细胞生命活动。以往有关增殖与凋亡调控机制的研究主要是围绕蛋白展开。长非编码RNA（lncRNA）的数量远多于蛋白分子，但lncRNA的功能及其作用机制研究才刚刚起步，而调控增殖与凋亡的lncRNA更是有待鉴定。我们前期已在有、无p53的细胞以及肝癌组织中筛选到差异表达的lncRNA和mRNA，并通过生物信息学方法构建了lncRNA和mRNA的共表达网络，筛选了一批受p53表达调控的lncRNA，初步确定了可能调控增殖与凋亡的lncRNA。以此为基础，本项目拟结合体内外模型鉴定：1）目标lncRNA对细胞增殖与凋亡的调控作用；2）目标lncRNA调控细胞增殖与凋亡的分子机制；3）调控目标lncRNA表达的分子机制。研究结果将阐明lncRNA的生物学功能和调控网络，揭示调控细胞增殖与凋亡的新机制，并为发现新的功能分子元件及由其引发的新的生命活动规律提供关键信息。

细胞内存在大量非编码RNA(ncRNA)，它们的功能及其与疾病的关系尚不清楚。增殖和凋亡失控与疾病尤其是肿瘤的发生发展密切相关。本项目系统阐述了ncRNA在细胞增殖和凋亡中的作用及其与肝癌进展的关系，重要发现如下：1.调控细胞增殖和凋亡的lncRNA的鉴定及其作用机制：揭示多个在肝癌中异常升高的lncRNA具有促进增殖或抑制凋亡的作用。（1）lnc-UCID：通过与RNA解旋酶DHX9结合，阻止DHX9介导的CDK6-mRNA的降解，从而提高CDK6水平，促进肝癌细胞增殖。（2）SALID：作为ceRNA结合miR-124/125，解除miR-124/125对TRAF6的抑制作用，继而激活NF-κB通路，抑制细胞凋亡。（3）lnc-Ip53：p53可转录激活lnc-Ip53的表达，而lnc-Ip53通过调控HDAC1和p300，促进p53去乙酰化失活，从而构成p53-lnc-Ip53负反馈回路，拮抗p53的抑增殖与促凋亡作用。肝癌中Ip53的异常升高导致p53失活，继而促进增殖并抑制凋亡。（4）lnc-ERS：通过提高抗凋亡蛋白BCL-xL的水平，抑制细胞凋亡。2. miRNA 的新功能及其在肝癌进展中的作用：（1）分泌型miRNA可作为新型细胞通讯分子及肝癌早期检测标志物：由肝癌患者血清中升高的7个miRNA组成的分类器Cmi，可明确区分肝癌与肝硬化、慢性肝炎及正常人。更重要的是，Cmi可检测早期肝癌、小肝癌及AFP阴性肝癌，而且在小肝癌临床诊断前9个月即可检出48%的微小肝癌，敏感性和准确性均明显优于AFP。进一步针对血清中升高的miRNA的研究发现：肝癌细胞可以外泌体形式分泌高水平的miR-103和miR-210，后者进入内皮细胞并调控其信号通路，继而提高血管通透性或促进血管生成，帮助肝癌生长转移。（2）揭示肝癌细胞内miRNA下调的机制及促进肝癌进展的作用：发现肝癌细胞内miR-195的下调可导致细胞恶性增殖，并进一步揭示组蛋白乙酰转移酶HDAC1/3的异常升高是导致肝癌中miR-195表达下调的重要机制。同时发现miR-101、miR-29及miR-125b的表达异常，通过促进血液微循环形成或肝纤维化，进而促进肝癌发生发展。.上述发现阐述了非编码RNA的新功能及其与肝癌进展的关系，为肝癌提供了新的检测标志物及治疗靶点。