长链非编码RNA调控神经干细胞分化方向的研究

Long non-coding RNAs(NSCs) comprises transcripts over 200 nucleotides long that lack apparent protein coding ability. Emerging data indicate that lncRNAs have critical biological functions, including roles in the regulation of epigenetics, transcription, post-transcriptional processing. In recent years, lncRNAs are being discovered at a growing pace, suggesting that this class of molecules may act as novel regulators in neural stem cells(NSCs) differentiation. We speculated that specific lncRNAs may be associated with NSC differentiation. To test this possibility, the present study investigated the effect of hyperthermia on NSC fate specification into neurons and glia. We also examined the potential roles of lncRNAs in hyperthermia-mediated regulation of NSC differentiation. In addition, we also investigate the relationship between lncRNA and the pathway of NSCs differentiation.

目前认为长链非编码RNA（lncRNA）不能编码蛋白质,但是它可以在表观遗传水平、转录水平及转录后水平上实现其基因调控功能。越来越多的研究表明，lncRNA在神经干细胞（NSCs）分化中发挥着重要的调控作用。因此我们认为某些lncRNA可能是调控NSCs分化方向的关键靶点。为了寻找调控NSCs分化的关键lncRNA，我们拟采用改变外界环境方式诱导同源NSCs向不同方向分化，由此获得lncRNA在分化过程中的差异性表达,通过筛选获得与NSCs调控相关的候选lncRNA。再通过基因转染/干扰技术，体外实验检测候选lncRNA的调控作用，并验证lncRNA与神经干细胞分化相关信号通路的联系。

神经干细胞具有自我更新增值及多项分化潜能的特性，但是神经干细胞分化调控机制还未得到明确的阐释。越来越多的研究表明长链非编码RNA在神经干细胞分化中发挥着重要的调控作用。因此，我们认为某些lncRNA可能是调控申请干细胞分化的关键靶点。本项目主要进行了神经干细胞的培养、鉴定、诱导分化；改变神经干细胞分化的外界环境，诱导神经干细胞向两种不同分化方向分化；在分化后12小时、24小时及72小时，收集细胞样本，提取RNA，进行全基因转录组分析，筛选差异性可能诱导神经干细胞分化的lncRNA功能轴，并进行功能验证；结果发现：①通过细胞免疫荧光检测和干细胞体外分化诱导实验，证实我们分离培养的细胞为NSCs。含1%胎牛血清的DMEM诱导培养基能体外诱导原代NSCs向三种类型子代细胞分化；通过western-blot检测Nestin在分化后表达情况证实：在体外诱导3d后，大部分原代NSCs内已大量分化。②在体外40℃高热环境下，用含1%胎牛血清的DMEM培养基诱导NSCs分化，NSCs能更大比例的向神经元分化;HSP90在NSCs向神经元分化中发挥重要的调控作用，其机制与保持HIF-1α稳定性及HIF-1下游靶基因激活有关。③ lncRNA在NSCs分化中发挥重要的作用，lncRNA RMST、lncRNA Tuna、lncRNA Malat1参与到高温介导的NSCs分化调控；进一步进行样本提取RNA进行全转录组测序分析发现，lncRNA-micRNA-mRNA轴是调控分化的关键调控轴，其中我们筛选了几组调控轴，进行更进一步的功能验证。. 本项目解决了体外诱导 NSCs 向不同方向分化问题，采用常温（37℃）和生理性高温40℃诱导NSCs 向不同方向分化，并做了鉴定；区别了NSCs分化方向差异性表达的lncRNA与40℃环境引起的lncRNA的改变，lncRNA-micRNA-mRNA轴是调控分化的关键调控轴；同时我们通过低氧预处理发现与常氧相比，NSCs诱导分化更好，目前相关调控轴机制在进一步研究中；