参与昼夜节律调控的microRNA的功能研究

昼夜节律是生物体功能活动的一个重要特征。揭示昼夜节律的形成机制对于深入了解生物体适应环境的内在机制、提高疾病的预测和防治水平乃至行业安全具有重要意义。本课题拟探讨microRNA（miRNA）在昼夜节律形成中的作用。研究将集中于寻找调控钟基因clock和bmal1的miRNA，即从核心钟基因clock和bmal1的上游揭示miRNA对分子钟昼夜节律形成的贡献，并用脑片电生理技术和整体动物行为模型从功能上确认这些miRNA的上述作用。该研究将有助于回答"谁来调控钟基因？"的科学问题。该课题还将进一步研究调控clock和bmal1上游miRNA的因子，阐明钟基因clock/bmal1信息链在分子钟昼夜节律形成中的作用。

近日节律是一种内源性的计时机制，是生命活动的重要特征，它存在于几乎所有生物中，影响它们的生理、生化以及行为活动，帮助它们适应外界环境的变化。节律的维持对于生命体的生理活动具有重要的意义，生物钟的紊乱会导致生理功能异常，严重的会导致疾病。因此，揭示近日节律的形成机制的研究非常重要，不但能帮助我们了解近日节律的内在分子机制，也为临床应用提供重要理论依据。近年来已有microRNA调控近日节律的零星报道，但总体来说，有关microRNA和生物钟关系的研究还很少。本项目旨在研究参与近日节律核心分子钟调控的microRNAs。我们通过生物信息学预测和双荧光素酶报告基因实验筛选到了靶定clock基因的数个microRNAs。其中，Mir-X（暂名）能够结合到clock的3’UTR并抑制其翻译。在哺乳动物的近日节律主控钟-视交叉上核（SCN），mir-X呈现近日节律性表达，胞浆中的CLOCK蛋白也呈现节律性表达，二者相位相反。我们还通过脑室注射将microRNA的mimics和antagomir分别导入小鼠的侧脑室，发现mir-X的过表达或表达抑制均会引起小鼠近日运动节律（locomotor activity）的改变。运动节律的改变部分是由于mir-X影响了包括clock在内的钟基因的表达变化。尽管在以前的研究中报道了几个和近日节律调节相关的microRNA，但是对于究竟是何种因素调控clock表达的问题仍没有解决，也不清楚直接调节clock的microRNA是否能影响运动节律。我们的研究首次揭示了mir-X具有调控分子钟和动物近日节律的作用。