人类-线虫超保守长非编码RNA的系统发现及其在线虫发育调控中的功能与分子通路研究

Long non-coding RNA (lncRNA) is a class of RNA molecules that play crucial roles in the process of various biological activities, such as transcription regulation, and cell proliferation and differentiation. It has been also shown that lncRNAs have a close relationship with development regulation of organism as well as occurrence and development of many diseases. In the past decade, large scale transcriptomic sequencing in human and multiple model organisms (like C. elegans) had found a huge amount of lncRNAs, but only a relatively small proportion has been shown to known biological function and action mechanism. In this study, by integrating data coming from multi-species and muti-omics (RNA-seq, CHIP-seq, etc.), we establish a set of computational prediction algorithm of ultra-conservedlncRNAs, based on synteny conservation analysis. According to this method, we will systematically identify the ultra-conserved human-nematode lncRNAs. Further, we will deeply investigate the biological function and involved interaction network of these ultra-conserved lncRNAs in the process of C. clegans larvae development regulation, by using a series of bioimaging-informatics and molecular-biology methods to collect the data, like cell differentiation spectrum, gene expression profile, phenotype, subcellular localization and upstream-and-downstream binding targets at single cell level.

长非编码RNA（lncRNAs）是一类具有调控功能的RNA分子，在转录调控、细胞生长分化等众多环节发挥重要功能，同生物体的生长发育调控以及多种疾病的发生发展密切相关。近年来，对人类以及线虫等多种模式生物的转录组研究发现了大量的lncRNAs，然而其中已知功能和分子机制的lncRNA的数目还非常有限。本项目基于同线性保守分析，通过整合RNA-Seq, ChIP-Seq等多物种多组学数据，建立一套针对超保守lncRNAs的计算预测算法，用以系统发现人类-线虫超保守lncRNAs。进一步我们将以线虫幼虫生长发育调控为模型，利用一系列生物影像信息学和分子生物学实验手段，通过整合线虫单细胞精度的细胞分化谱、基因表达谱和表型谱数据，以及lncRNA亚细胞定位和上下游结合靶点数据，深入研究这些超保守lncRNAs在线虫发育调控中所发挥的生物功能和它们参与的分子作用网络。

长非编码RNA (lncRNAs) 是一类具有调控功能的RNA分子，在转录调控、细胞生长分化等众多环节发挥重要功能，同生物体的生长发育调控以及多种疾病的发生发展密切相关。近年来，对人类以及小鼠、斑马鱼、线虫等多种模式生物的转录组研究发现了大量的lncRNAs，然而其中已知功能和分子机制的lncRNA的数目还非常有限。本项目计划基于lncRNA序列保守性分析，通过整合多物种多组学数据，建立一套针对超保守lncRNAs的计算预测和功能注释算法，用以系统发现跨多物种超保守的功能性lncRNAs，并进一步利用分子生物学实验手段深入研究这些超保守lncRNAs在发育调控中所发挥的生物功能及其参与的分子作用网络。..三年来课题组成员围绕研究内容的三个方向做了大量研究工作，取得了不错的成绩：1) 在超保守lncRNA的系统发现方面，我们建立了综合利用序列保守性、同线性保守分析和超保守元件信息的超保守lncRNA系统鉴定的算法。目前研究论文已经被生物信息学国际专业SCI期刊BMC Genomics（5-year Impact Factor 4.284）正式接收，并被邀请参加2018亚太区生物信息学国际大会做报告。我们还建立了超保守lncRNA数据库(http://zflnc.org)，目前相关工作论文正在投稿中。2) 在构建lncRNA相关网络和功能预测方面，我们聚焦在肿瘤相关lncRNA网络上，通过文献查询和人工筛选我们收集了大量肿瘤相关lncRNA及其相互作用关系和多组学信息。基于这些数据我们构建了肿瘤相关lncRNA数据库(http://crlnc.xtbg.ac.cn)，并开发了肿瘤相关lncRNA预测算法，目前相关论文正在投稿中。3) 我们同湖南师范大学鱼类发育生物学国家重点实验室合作对保守的功能性lncRNA展开了深入的分子作用机制研究。我们对选定lncRNA的发育相关表达模式进行系统鉴定，并进一步对潜在的发育相关超保守lncRNA进行基因敲低（morpholino系统）和敲除（CRISPR–Cas9系统），通过基因敲除斑马鱼模型深入研究这些超保守lncRNA的功能，目前实验工作正在进行中。