长链非编码RNA Rmst调控肺组织天然免疫应答抵御绿脓杆菌侵染的分子机制

Long noncoding RNAs (lncRNAs) are involved in all known physiological and pathological processes in human. It is of great importance to understand the roles of lncRNAs in regulation of host signaling pathways in these biological processes. Different from the well-studied short noncoding RNAs, including miRNAs, siRNAs and piRNAs, studies of lncRNAs made less progresses during past decade, due to the limitation of poor technologies and tools. Especially, almost no papers described the roles of lncRNAs in host immune system. Here, our lab for the first time identify lncRNA Rmst as a modulator of inflammatory responses during bacterial infection. Rmst deficiency results in severe lung injury, systemic dissemination, and increased mouse mortality, revealing an essential role for a lncRNA in the regulation of inflammatory responses during bacterial infection. In this study, we plan to systemically investigate the mechanism of Rmst in regulating host immune response against bacterial infection at both of in vitro cell model and in vivo mouse model. We will evaluate the biological effect of Rmst, identify the critical transcript, clarify the bacterial infection-dependent signaling pathway, and analyze the binding miRNA and its molecular function. In general, this work will determine the entire mechanism of Rmst in regulation of host innate immune responses against bacterial infection. These studies will lay a solid pharmacology foundation, solid experimental and theoretical basis for identifying the new RNA drug, Rmst.

细胞的非编码RNA参与了几乎所有人类生理和病理过程，探索非编码RNA的分子功能和调控机制，对现代生命科学和医学具有重大意义。和小分子非编码RNA相比，长链非编码RNA的功能研究起步晚，进展缓慢。在调节病原菌感染后的宿主天然免疫应答方面，关于lncRNA的研究还是空白。本课题组首次发现长链非编码RNA Rmst参与调节绿脓杆菌侵染中宿主的天然免疫应答。前期实验确定肺部Rmst缺失显著降低绿脓杆菌感染小鼠的存活率，提高绿脓杆菌扩散速度，造成更严重的肺损伤和炎症反应。本研究拟通过细胞水平结合动物模型，从鉴定Rmst的核心转录产物，Rmst在不同组织和细胞类型中的表达时空特异性，调节Rmst转录的信号通路，Rmst相互作用的miRNA及作用机理，以及Rmst调节炎症因子的机制等方面，系统解析Rmst调节宿主天然免疫响应的分子机制。同时本研究还将在小鼠模型中评估Rmst作为新型RNA药物的可能性。

非编码 RNA 参与免疫应答调控是当前基因功能研究和临床应用研究的热点。在本项目中，我们通过体内体外实验发现肺部长链非编码RNA Rmst在绿脓杆菌感染时被激活表达，并解析了Rmst通过参与调控肺泡巨噬细胞凋亡，以及肺部天然淋巴细胞ILC2s细胞的积累/分化、抵御绿脓杆菌感染的分子机制。. 通过RT-qPCR和Northern blotting等实验，我们确定Rmst参与调节了宿主抵御病原菌侵染的天然免疫应答，且核心的功能性转录产物为Rmst-16。实验数据证实，绿脓杆菌感染后的小鼠肺部Rmst-16表达水平显著升高，且Rmst-16敲低小鼠的死亡率更高、肺损伤更重、细菌扩散更多。通过对肺部巨噬细胞和肺泡上皮II型细胞的研究，我们证明Rmst表达受到转录抑制因子REST的负调控，以及转录激活因子PAX2的正调控；同时，Rmst-16可通过与AKAP12竞争性结合miR-1251，调控感染过程中肺泡巨噬细胞凋亡；此外，Rmst-16还可以与转录因子SOX2结合，调控TGF-β1表达，影响天然淋巴细胞ILC2s的积累。这些数据证实，Rmst在宿主抵御肺部细菌感染过程中发挥重要作用，为lncRNA参与宿主天然免疫提供了更充实的理论依据，并为将来针对病原菌感染的新型RNA药物的开发提供了理论基础和思路。. 本项目直接相关成果正在整理投稿。此外，根据在研究中发现的相关其他成果，在项目资助下发表SCI论文2篇，这些成果均是本项目延伸研究内容，对透彻理解本项目的内在关联具有重要的基础意义，同时也为后续研究提供了思路和基础。项目执行期间获得省市科学技术奖励2项。培养博士研究生8名，硕士研究生11名，其中1名博士研究生和5名硕士研究生已获得学位。项目总预算57万元，支出38.21万元，各项支出基本上与预算相符。剩余经费18.79万元计划用于本项目的后续支出。