RNA结合蛋白U2AF1在肝癌发生发展中的功能及其分子机制研究

In eukaryotes, pre-mRNA splicing is an essential step of gene expression, which is consists of the removal of introns and the linking of exons to generate mature mRNAs. This mechanism allows the alternative usage of exons and the generation of exonic sequences with variable length after transcription of genome. Most human genes undergo splicing events and alternative splicing is one of the main engines that drive proteome diversity. Disruptions of this process have been associated with a variety of diseases, including cancer. The splicing pattern of specific isoforms of numerous genes is altered when cells go through the oncogenic process of carcinogenesis and metastasis, towards a more aggressive and invasive cancer phenotype. Emerging evidence showed that splicing defects may have a role in hepatocarcinogenesis. We have identified a set of master splicing factors with somatic mutations in hepatocellular carcinoma (HCC) by high-throughput exome sequencing, RNA sequencing and bioinformatics analyses. Furthermore, functional assay screening by siRNA indicated that some of these HCC-related splicing factors, such as U2AF1, which has significant roles on liver cancer cells proliferation and migration. In this project, we will focus on the expression levels and clinical significance of HCC-related splicing factors as well as their biological function and molecular mechanism. This will surely contribute to a better understanding of the disease and to the development of new effective therapies.

RNA剪切是真核细胞内调控基因表达的重要步骤，将内含子切除，外显子拼接成为成熟的mRNA。这一过程使基于基因组的遗传信息在转录后被有效利用，通过选择不同的外显子，产生多种长度的成熟mRNA变异体。可变剪切是细胞蛋白质组多样性的主要驱动力之一，其异常与多种疾病的发生有关，肿瘤细胞利用可变剪切能够使细胞产生更多有利于生长和转移的蛋白质。本研究前期工作采用外显子测序、高通量RNA测序，结合生物信息分析，鉴定并筛选出肝癌中发生高频突变的可变剪切调控基因群；并通过特异性siRNA进行初步的功能筛选，发现可变剪切调控基因U2AF1的异常表达对肝癌细胞的生物学行为有显著的影响。本项目将在前期工作基础上，进一步研究肝癌中高频突变的可变剪切调控基因U2AF1的在肝癌发生发展过程中的生物学功能、分子作用机制及临床意义。这些将为理解肝癌的发病机制提供新的思路，并有望为肝癌的诊疗提供新的候选靶点。

NA剪切是真核细胞内调控基因表达的重要步骤，将内含子切除，外显子拼接成为成熟的mRNA。这一过程使基于基因组的遗传信息在转录后被有效利用，通过选择不同的外显子，产生多种长度的成熟mRNA变异体。可变剪切是细胞蛋白质组多样性的主要驱动力之一，其异常与多种疾病的发生有关，肿瘤细胞利用可变剪切能够使细胞产生更多有利于生长和转移的蛋白质。已有证据表明肝癌中存在着与疾病进程密切相关的可变剪切事件。本项目重点研究了一个在肝癌中发生异常表达和突变的可变剪切因子U2AF1，此基因在肝癌中的高表达和高频突变与肝癌患者的不良预后密切相关。针对U2AF1的特异性敲降，能够显著的抑制肝癌细胞在体外的生长、克隆形成、侵袭和转移，以及细胞在裸鼠皮下的成瘤能力。RNA-seq结果经生信分析后，提示U2AF1能够显著改变肝癌细胞内的基因表达谱和可变剪切谱。其中，对RBM4和RBM14基因优势转录本转换的影响尤为显著，U2AF1能够促进肝癌细胞内产生更多的RBM4、RBM14长转录本。这些转录本能够促进肝癌细胞的生长和转移能力，并激活肝癌细胞内与生长转化相关的促癌信号通路，如转录因子E2F1的靶基因群，转录因子MYC的靶基因群以及细胞周期监测点相关信号通路等。有趣的是，这些长转录本活化的促癌信号通路谱型与U2AF1影响的促癌信号通路谱型有高度的相似性，提示U2AF1通过直接靶向RBM4/RBM14基因的优势转录本转换，实现对肝癌细胞生长和转移的调控作用。此外，在肝癌组织中也能够检测到这三个基因的共表达情况，进一步佐证了上述推论：肝癌中高表达的U2AF1通过激活RBM4/RBM14的可变剪切转换，产生具有促癌功能的转录本，参与肝癌的发生发展。针对这个促癌调控关系的研究，能够为肝癌的临床诊疗提供潜在的有效靶点。