28s rRNA 5'末端衍生小RNA分子生成机制及生物学功能研究

Along with the development of small RNA high-throughput sequencing, many novel small RNAs were discovered and the source of small RNAs was greatly expanded. Peer-research showed that many small RNAs were originated from rRNA. But the biogenesis process and the function of these rRNA-derived small RNA is unknown. Basing on previous research, we found that these rRNA-derived small RNA mainly came from the terminal end of rRNA, especially from the 5’ terminal of 28s rRNA. Moreover, these rtsRNA (rRNA-terminal-derived small RNA) could be induced by peroxynitrite stress and could function as a miRNA. Our current project has triple-aims: 1) to dig out the relationship between rtsRNA expression and breast cancer; 2) to figure out the processing pathway of rtsRNA; 3) to find out the target genes and the biological function of rtsRNA. Our research will facilitate us to better understand the regulatory function of rRNA degradation and broaden our knowledge of the small RNA world.

随着高通量测序技术在小RNA研究领域中的广泛应用，新小RNA不断出现，小RNA的来源亦不断得到拓展。既往研究表明rRNA可产生大量小RNA分子，但这些小RNA的产生机制及功能尚不清楚。本课题组前期研究发现rRNA衍生小RNA具有特殊的来源分布模式，即小RNA主要来自rRNA末端，其中以28s rRNA 5’末端衍生小RNA最为丰富，且这类rRNA末端衍生小RNA（rRNA-terminal-derived small RNA，rtsRNA）与过氧应激相关并具有与miRNA类似的调控功能。据此，本课题拟探索以下问题：1）rtsRNA在乳腺癌组织、癌旁组织中的表达及其与患者预后的关系；2）rtsRNA的加工生成机制；3）rtsRNA调控的下游靶基因及其生物学功能。本课题的完成，将深化我们对“rRNA降解过程具有主动生物学调控意义”的认识，同时扩展我们对小RNA来源及调控功能的认识。

本研究项目以一类新发现的rRNA末端衍生小RNA（rRNA-terminal-derived small RNA，rtsRNA）为研究对象，研究其表达模式、分子生成机制及生物学功能。通过对不同人体组织来源小RNA深度测序数据分析发现，细胞内大量小RNA来源于核糖体RNA，且呈现rRNA末端来源规律，尤以28s rRNA 5’末端来源小RNA表达最为丰富。通过分析Dicer、Dgcr8（miRNA生成通路两个关键基因）敲除小鼠细胞小RNA深度测序数据，我们发现rtsRNA的生成不依赖于miRNA加工生成途径。此外，通过分析Ago2结合小RNA深度测序数据（RIP-sequencing）发现Ago2不结合rtsRNA，即rtsRNA并不通过RISC复合物发挥调控功能。利用双氧水等过氧刺激哺乳动物细胞系会显著诱导rtsRNA的表达。利用RNA深度测序技术（RNA deep sequencing）发现过表达28s rRNA rtsRNA可以抑制GDF15以及多个核糖体蛋白（ribosomal protein）mRNA的表达。通过本项目的开展，我们发现了一类新的rRNA来源的小RNA，它们具有末端来源的特殊分布模式，不依赖于miRNA加工生成途径，受过氧应激诱导，过表达后可抑制GDF15以及多个核糖体蛋白mRNA的表达。本研究的完成，深化了我们对“rRNA 降解过程具有主动生物学调控意义”的认识，同时扩展了我们对小RNA 来源及调控功能的认识。