TRBP蛋白的SUMO化修饰及其在肿瘤发生发展中的功能研究

已有的研究报道TRBP（TAR RNA-binding protein）蛋白参与RISC(RNA-induced silencing complex)复合物的形成和miRNA的加工过程，但是精细的调控机制还有待阐明。我们近期的实验发现TRBP蛋白在K52位发生SUMO化（SUMOylation）修饰，并可抑制肿瘤细胞的生长。本课题拟在此基础上，深入研究在RISC复合物的装配及切割dsRNA过程中，SUMO化修饰的TRBP是否与Dicer, Ago2,PACT等蛋白发生相互作用，是否改变与dsRNA的结合能力，从而调控miRNA的生成；并在经miRNAs深度测序（deep-sequencing）的成对细胞系（M12/P69）模型中验证TRBP的SUMO化可以促进特定miRNA的生物合成，抑制肿瘤的发生与转移。

在生物体内，小非编码RNA（small non-coding RNA, sncRNA，主要包括miRNA和siRNA）介导基因沉默是转录后调控基因表达的一种最重要方式，但其有效性如何实现及其作用效率如何被精细地调控的分子机制至今尚不明确。本项目研究发现，miRNA生成途径中的关键蛋白TARBP2（亦名TRBP2)的类泛素化（SUMO化）修饰，可以使miRNA/siRNA有效地发挥基因沉默的功能。研究组成员发现，TARBP2可以在其第52位上的赖氨酸残基上发生SUMO化修饰，但这一修饰并不影响miRNA/siRNA的加工生成。通过进一步的研究，他们发现TARBP2的SUMO化修饰能够增强其与小RNA前体分子和 AGO2蛋白之间的相互作用。经SUMO化修饰的TARBP2蛋白能够与DICER一起招募更多的AGO2蛋白，以形成RNA装载复合体（RNA loading complex，RLC），进而促进更多的小RNA前体分子装载入RLC。同时，TARBP2的SUMO化修饰还能增强其自身及AGO2蛋白的稳定性，并有效地将已剪切加工的成熟小RNA从TARBP2/DICER复合物中转移到AGO2蛋白中。随后成熟小RNA的有意义链进入AGO2蛋白中形成小RNA介导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC），从而实现miRNA/siRNA介导基因沉默的有效发挥。该研究还发现，TARBP2的磷酸化修饰能增强其自身的SUMO化修饰，而其SUMO化修饰又能抑制其自身的泛素化修饰。最后，我们还发现TARBP2的SUMO化修饰在调控肿瘤发生发展中有着重要的作用。该研究属首次阐明了miRNA/siRNA介导基因沉默效率的分子调控机制。本研究项目的直接结果已发表于国际著名学术杂志Nature Communications (Nat Commun. 2015 Nov 19;6:8899. doi: 10.1038/ncomms9899)