RNA干扰过程中错靶现象的遗传调控

RNA interference is one of the most widely conserved mechanisms of gene silencing in Eukaryotes. Previous research has demonstrated that small RNAs can be used to silence the expression of oncogenic and viral genes. However, the stability, transport, and off-target effect of small RNAs have limited their application in clinic and therapeutics. C. elegans is an ideal model organism to study RNA interference. We have developed a new method to study the off-target effect in C. elegans. We propose to search for the factors and the mechanism that mediate off-target gene silencing by RNAi. The experiments in this proposal are designed to further characterize the newly identified gene, sds-5, in mediating the off-target gene silencing. We propose to translate our findings from the genetic model organism C. elegans into mammals.

RNA干扰是真核生物中一个非常广泛而且保守的基因调节机制。早期的试验已经成功地表明小RNA 可以用来抑制癌基因和病毒基因的表达。然而，在小RNA被应用于临床和制药的尝试过程中,人们发现小RNA在体内的稳定性,定向输送,以及错靶调节现象等严重制约着其效果。模式生物秀丽线虫是一个非常优秀的研究RNA干扰的体系。我们在秀丽线虫中建立了新的研究错靶现象的方法。本项目将从遗传学的角度出发，围绕小RNA干扰的错靶现象展开研究，了解RNA干扰过程中错靶的作用方式，致力于寻找调控RNA干扰过程中错靶现象的遗传调控因子和分子机理。这项研究有助于我们更深入地了解RNA干扰错靶的原因和机理，从而不仅对理解RNA的基础生物学有重要意义，而且有助于更好地将小RNA干扰技术用于研究和临床治疗。

项目背景：RNA干扰是真核生物中一个非常广泛而且保守的基因调节机制。早期的试验已经成功地表明小RNA 可以用来抑制癌基因和病毒基因的表达。然而，在小RNA被应用于临床和制药的尝试过程中,人们发现小RNA在体内的稳定性,定向输送,以及错靶调节现象等严重制约着其效果。深入地了解RNA干扰错靶的原因和机理，不仅对理解RNA的基础生物学有重要意义，而且有助于更好地将小RNA干扰技术用于研究和临床治疗。..主要研究内容：.本课题从遗传学的角度出发，了解RNA干扰过程中错靶的作用方式，寻找了调控RNA干扰过程中错靶现象的遗传调控因子和分子机理。通过遗传筛选，以及分子、细胞、生化等手段来寻找和研究调控RNA干扰过程中参与错靶现象的关键因子。课题还研究了小干扰 RNA调控基因表达的作用机制，通过遗传、分子、细胞和生化等手段来寻找和研究调控细胞核RNA干扰的关键因子。研究了核RNA干扰在生长和生殖上的生理功能。..重要结果：..在本课题的支持下，我们得到了以下几项结果：..建立了秀丽线虫中研究非编码RNA干扰的错靶现象的模型，发现RNA干扰造成的错靶过程依赖于RdRP和核RNA干扰通路；发现小RNA可以诱导靶基因的组蛋白3赖氨酸27的3甲基化。发现了针对rRNA的反义小干扰RNA（risiRNA）。..建立了秀丽线虫中使用CRISPR/Cas9技术进行大片段基因敲除的方法；建立了使用CRISPR/Cas9技术诱导染色体易位和构造平衡子的方法。..在项目的支持下，以本实验室为独立单位发表SCI研究论文5篇(Nature Structure and Molecular Biology, 2017，Current Biology, 2015; Genetics, 2014, 2015; Scientific Reports, 2014)，应邀撰写综述3篇。合作发表研究论文1篇(Cell Research, 2016)。毕业硕士1名, 博士5名。..科学意义：..RNA干扰是真核生物中一个非常广泛而且保守的基因调节机制。本项目进一步研究了模式生物秀丽线虫中siRNA 调控基因表达的作用方式，寻找调控核RNA干扰的关键因子以及研究它们作用的分子机理。这项研究不仅对理解RNA的基础生物学有重要意义，而且有助于更好地将小RNA干扰技术用于研究和临床治疗。