基于核酸适配体的RNA动态化学修饰研究新方法

RNA dynamic modifications can affect the activity, localization as well as stability of RNAs, and have been linked with human diseases. So far, the research of RNA dynamic modifications has been hindered by the lack of proper molecular recognition and detection techniques. Aptamers are excellent molecular probes with advantages of easy synthesis, convenient modifications, high programmability, high chemical stability and low molecular weight. In this proposal, we plan to develop an aptamer-based detection platform for RNA dynamic modifications. Briefly, we will use the SELEX technique to select aptamers that can specifically recognize target RNA modification with high binding affinity. Then, we will study the molecular recognition mechanism between aptamers and their target cargos. We will use the optimized aptamers to develop new strategies for the enrichment and chemical crosslinking of specific RNA modifications. By combining with high-throughput sequencing, the transcriptome of target RNA modification will be studied. Meanwhile, we will develop aptamer-based fluorescence imaging techniques for monitoring RNA dynamic modifications in living cells. This project is expected develop a series of aptamer-based techniques for sensitively and selectively detection of RNA dynamic modifications, and will make great contributions to the achievement of the group objective.

对RNA动态化学修饰的研究可望为探索生命的本质与运行规律，发展重大疾病诊疗新方法带来新理论和新思路。本项目针对RNA化学修饰研究中缺乏有效的分子识别技术和分子检测探针的现状，拟将核酸适配体技术引入到RNA动态化学修饰研究中，通过构建高效率的核酸适配体筛选平台，筛选针对靶标RNA化学修饰高特异性、高亲和力的核酸适配体；利用筛选得到的核酸适配体，发展靶标化学修饰RNA分子的高特异性富集与高分辨率共价标记新方法，结合高通量测序技术，实现靶标化学修饰RNA图谱的精准测定；同时，发展基于核酸适配体的RNA动态化学修饰的成像新原理和新方法，以实时监测靶标化学修饰RNA分子在细胞水平上的动态分布。本项目的完成可望为RNA动态化学修饰的研究提供新的分子识别和检测技术。同时，RNA动态化学修饰研究作为生物大分子动态修饰研究的核心板块之一，本项目的顺利开展将有力地推动重大研究计划中总体目标的实现。

近年来，RNA化学修饰作为一种新发现的RNA参与生物调控的重要手段，在生命科学领域掀起了一股“淘金热”。对RNA动态化学修饰的研究可望为探索生命的本质与运行规律，发展重大疾病诊疗新方法带来新理论和新思路。本项目以m6A为研究切入点，构建了快速、高效的核酸适配体筛选技术平台，筛选针对m6A高特异性、高亲和力的核酸适配体；对筛选得到的核酸适配体分子组进行测序分析，获得了特异性富集的核酸适配体分子组；建立了核酸适配体与靶标分子相互作用的谱学研究方法，探讨核酸适配体的靶标识别机制；建立了核酸化学修饰新方法，设计合成了多种新型功能核酸分子，为生化分析提供了新工具；结合分子工程技术和生物纳米技术，发展了基于功能核酸的靶标动态成像新原理和新方法；获取相关生物信息，为探索靶标在病理变化中的生物功能与分子机制以及癌症等重大疾病的早期诊断和个性化治疗提供重要的技术支持。