QKI蛋白调控可变剪接的机制与功能研究

Alternative splicing is an important mechanism for generating proteomic diversity and regulating gene expression. Mis-regulation of splicing has been implicated in many cancers. However, the functional links between alternative splicing and cancer are poorly understood. RNA-binding protein QKI is one of the members of STAR (Signal Transduction and Activating of RNA) protein family. It is essential for embryonic and postnatal development. QKI can regulate mRNA and miRNA stability, miRNA processing, and translation, but its direct role in alternative splicing remains elusive. In our preliminary studies, we observed that QKI is down-regulated in non-small cell lung cancer tissues. Overexpression of QKI in lung cancer cells inhibits cell proliferation. Additionally, we found that QKI regulates the alternative splicing of a number of genes. In this proposal, we will investigate the function of QKI in lung tumorigenesis, search for QKI targets at genome level, identify the potential pathways of QKI-mediated aberrant splicing in lung cancer, and characterize the underlying mechanisms of QKI in splicing regualtion. Taken together, we aim to identify and validate functionally important lung cancer-associated splicing events, and provide new insights into understanding the mechanisms of aberrant splicing in cancer.

可变剪接是增加蛋白组多样性与调控基因表达的一个重要机制。异常剪接与肿瘤的发生发展密切相关。但是，我们还缺乏对异常剪接与肿瘤之间功能联系的认识。RNA结合蛋白QKI是STAR蛋白家族的一员，它在个体发育中发挥重要功能，并参与RNA代谢过程中多个步骤的调控。然而，我们并不清楚QKI是否直接和如何参与可变剪接的调控。在前期工作中，我们发现QKI在非小细胞肺癌组织中表达下调，过表达QKI后能够抑制肺癌细胞的增殖，并检测到一些基因的可变剪接受QKI调控。在本项研究中，我们将确定QKI在肺癌细胞中的功能，在基因组范围寻找QKI的靶基因，阐明QKI介导的异常剪接在肺癌细胞中的作用途径，并将探索QKI调控可变剪接的分子机制。通过对QKI调控可变剪接的机制和功能研究，我们期望能够发现与鉴定一批与肺癌相关的剪接事件，为肺癌的诊断和治疗提供新的靶点，并为理解肿瘤细胞中异常剪接的分子机制提供新的认识。

Pre-mRNA的可变剪接是增加蛋白组多样性与调控基因表达的一个重要机制。越来越多的证据显示在肿瘤的发生发展过程中可变剪接通常会发生异常调控，肿瘤细胞更倾向产生促进生长与生存的异构体。肺癌是一种常见的肿瘤，也是在世界范围肿瘤致死的头号杀手。由于缺乏有效的早期诊断手段和治疗方案，大多数患者的5年生存率仍然较低。因此，需要更全面地认识肺癌发生的分子机制，以期发现可靠的早期标志物和有效的治疗靶标。虽然几项全基因组可变剪接分析检测到一些肺癌相关的剪接事件，但是我们仍然不清楚在肺癌细胞中异常剪接是如何发生的，异常剪接产物是如何促进肿瘤发生发展的。.. RNA结合蛋白QKI是STAR（信号转导与RNA激活）蛋白家族的一员，它在个体早期与出生后发育中发挥重要功能。在本项研究中，我们发现QKI-5是肺组织中QKI的最主要的表达形式，它在非小细胞肺癌中通常表达下调，它的下调与早期患者的生存期缩短显著相关。通过RNA-seq分析，QKI-5被确定为肺癌细胞中的一种关键的可变剪接调控因子，它能够调控一些肺癌相关的剪接事件。QKI-5蛋白具有抑制肿瘤的功能，能够抑制肺癌细胞的增殖、迁移、侵袭以及体内与体外转化能力。QKI可通过调控其关键靶点NUMB基因的剪接，抑制肺癌细胞增殖，并阻止Notch信号通路的异常激活。此外，通过CLIP-seq分析，我们绘制了QKI-5的RNA图谱，发现QKI-5以结合位点依赖的方式调控其靶基因的可变剪接。我们进一步的研究还发现QKI-5可以有选择性地与剪接核心因子SF1进行竞争，抑制NUMB可变外显子的引入。本研究项目在肺癌细胞中发现QKI是一种新的关键剪接调控因子和一种潜在的早期肺癌预后标记，并首次提出由QKI/NUMB/Notch通路调控肿瘤增殖的新机制。