RNA编辑对可变剪切的调控作用及其在胰腺癌中的机制研究

Pancreatic cancer is a malignant tumor of the digestive system. Some scientists believe that the occurrence of pancreatic cancer is mainly related to genomic variations, while other studies have shown that transcriptional regulations also play important roles. RNA editing is a co-transcriptional modification that introduces discrepancies between RNA and its corresponding DNA sequence which increase the diversity of the transcriptome and proteome. Surprisingly, RNA editome represents unusual patterns in many types of cancers. However, due to the limitations of samples and difficulty on data analyses, the biological functions of most RNA editing events remain unresolved, even its underlying mechanism in cancers and especially in pancreatic cancer. On the basis of our previous studies in this field, here we prepare to investigate the biological functions of intronic RNA editing to alternative splicing by the mediation of circular RNA and the relationship between circular RNA and exon-skipping transcripts. Meanwhile, we want to investigate the mechanism underlying the RNA editing functionality, from the perspective of RNA secondary structure and splicing strength. Finally, on the basis of pancreatic cancer tissue samples, we prepare to study the biological impact of RNA editome in tumor and the underlying mechanisms. In conclusion, this functional genomics study would provide an informative framework for further understanding of RNA editing regulations in human cancer studies.

胰腺癌是一种消化系统恶性肿瘤，素有“癌中之王”的称谓。部分学者认为，胰腺癌的发生主要与基因组变异有关；另有研究表明，转录调控在其中也发挥重要作用。RNA编辑作为一种重要的共转录调控过程，在多种肿瘤中表现异常，然而受到样本取材、数据分析等因素制约，对于RNA编辑的生物学功能及其在肿瘤中的作用机制研究仍处于起步阶段，目前也并未有涉及RNA编辑调控在胰腺癌中的相关报道。因此，本项目拟基于申请人前期在RNA编辑调控方面的研究基础，利用胰腺癌组织样本，运用第二代测序技术，采用多组学比较分析策略，系统研究内含子区RNA编辑对环状RNA介导的可变剪切事件的调控作用，并从RNA二级结构稳定性、剪切位点互相竞争等角度，阐述上述调控关系的分子发生机制。进一步，挖掘肿瘤相关RNA编辑事件，探究RNA编辑调控可变剪切对胰腺癌发生发展的影响，为揭示RNA编辑调控功能以及胰腺癌分子发生机制提供新视角。

近年来，诸多转录组研究揭示了人类中存在数百万个A-to-I RNA编辑事件，他们主要位于灵长类动物特异的Alu元件上。只有不到1%的RNA编辑事件是发生在编码区，其可能导致氨基酸的重新编码，进而影响下游蛋白功能。少部分位于UTR区的RNA编辑事件被认为可能影响miRNA结合能力以及RNA分子稳定性等。然而绝大多数RNA编辑事件位于内含子区和基因间区，而这些事件的生物学功能，并未获得很好的研究和认识。在这里，我们采用rRNA-minus的建库方式并进行高通量转录组测序，准确鉴定了RNA编辑事件、circRNA以及可变剪接事件。深入研究发现内含子区RNA编辑可以促进circRNA的产生，并且通过长距离剪接形成新的转录本结构。此外，我们通过对30个胰腺癌组织的研究发现，对比癌旁正常组织来说，癌症组织中存在特异的内含子RNA编辑事件，其可以导致癌组织特异的circRNA以及转录本的形成，进而与癌症的发生发展产生联系。综上所述，我们证明了内含子RNA编辑可以通过调节circRNA产生进而调节体内转录本不同形式之间的转换。该机制通过将内含子RNA编辑事件与选择性剪接的关键功能联系起来，解释了内含子RNA编辑的生物学功能，并强调了其在癌症发生发展中的作用。