反义核糖体小干扰RNA的产生与作用机制研究

Ribosomes decode message RNAs and synthesize polypeptides in the cells. One of the essential core of ribosomes is ribosomal RNAs (rRNA). rRNAs participate in the ribosome assembly, mRNA decoding, and amino acid polymerization. Therefore rRNAs play key roles in biological processes. To avoid the accumulation of erroneous rRNAs, cells have to precisely control every step from pre-rRNA transcription until the final assembly of ribosomes. Previously, our lab identified antisense ribosomal siRNAs (risiRNAs) when C. elegans was subjected to certain environment stimuli or when a conserved gene SUSI-1(ceDIS3L2) was mutated.risiRNAs could silence pre-rRNAs via the nuclear RNAi pathway. Yet, the biological roles and molecular mechanism of risiRNAs were unclear. Here, we propose to use genetic, biochemical and moluclar biological methods to investigate the mechanisms of risiRNA biogenesis and function, the components and regulation of Susi pathway, and the physilogical roles of risiRNAs. The research will not only facilitate the understanding of basic biology of risiRNA, but also help to appy RNAi and small RNA technology in clinics and therapeutics.

核糖体是解码信使RNA并将其翻译为多肽的细胞器，其核心组成部分之一是核糖体RNA。核糖体RNA参与核糖体的组装，解码信使RNA，从而使得氨基酸缩聚合成多肽链。核糖体RNA在生命活动中占据至关重要的地位，细胞为了避免非正常核糖体RNA的积累，必须严格保证由前体核糖体RNA转录直至最终的核糖体组装正确完成。我们实验室前期发现秀丽线虫在环境刺激或SUSI-1(ceDIS3L2)突变时，会产生反义核糖体siRNA(risiRNA)，进而可能通过细胞核RNA干扰通路抑制pre-rRNA。这一现象的生理功能和分子机制并不清楚。在本项目中，我们将通过遗传学、生物化学和分子生物学的方法研究risiRNA的产生和作用机制，Susi通路的构成与调控，以及risiRNA的生理功能。这一研究不仅对理解RNA的基础生物学有重要意义，而且有助于更好地研究核糖体相关疾病和临床治疗。

核糖体是解码信使RNA并将其翻译为多肽的细胞器，其核心组成部分之一便是核糖体RNA。核糖体RNA在生命活动中占据至关重要的地位，细胞为了避免非正常的核糖体RNA积累，必须严格保证由前体核糖体RNA转录直至最终的核糖体组装正确完成。我们实验室前期发现秀丽线虫在环境刺激或susi基因突变时，会产生反义核糖体siRNA(risiRNA)。这一现象的生理功能和分子机制并不清楚。..在本项目中，我们通过遗传学、生物化学和分子生物学的方法探究susi突变体里risiRNA的产生的遗传通路是否依赖于某个RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)；susi基因是否以及如何参与rRNA的甲基化修饰； susi基因的分子机制是什么；细胞核RNA干扰通路如何调控rRNA的转录和rDNA的表观遗传修饰。寻找和研究调控risiRNA产生与作用的关键因子，有助于我们更深入地了解非编码RNA与rRNA的质量控制和表达调控的相互关系，从而不仅对理解risiRNA的基础生物学有重要意义，而且有助于我们更深入地研究rRNA缺陷相关疾病的原因与机制以及可能的针对性临床解决方案。...在本课题的支持下，我们得到了以下几项结果：.发现RNA exosome核酸外切酶复合物的突变可以导致risiRNA 富集，risiRNA诱导细胞核RNA干扰通路复合物(Nrde)转运到核仁，结合正在被转录的pre-rRNA，并抑制RNA聚合酶I的转录过程；发现一个新的piRNA生成与染色体分离复合物(PICS)介导了piRNA的产生以及染色体的分离过程；发现了一个新的异染色质识别蛋白UAD-2，可以识别H3K27me3，并介导piRNA基因的转录；解析了一个RNA结合蛋白PUF-8调控寿命的分子机制；发现SNAPc复合物可以介导饥饿诱导的RNA反式剪切；发现了一类新的H3K9me2的修饰酶，可以调控秀丽线虫的寿命。..在项目的支持下，以本实验室为独立单位发表SCI研究论文6篇(Elife 2022; Journal of Genetics and Genomics 2022; Nucleic Acids Research 2021a, 2021b; PNAS 2021; Cell Reports 2019)，应邀撰写综述1篇。