NF110与DDX5对长非编码RNA结构与功能的调控

The structures of non-coding RNAs (ncRNAs) are critical for their functions. More and more long ncRNAs (lncRNAs) have been found to regulate gene expression at different levels and to be linked with diverse diseases. However, the underlying molecular mechanisms remain elusive. To decode lincRNAs’ in vivo structures and regulation is a bottleneck in this field currently. We propose to construct high-throughput experimental and computational methods to systematically profile the lncRNA structures, and further investigate the remodeling and functional impacts from RNA binding proteins (RBPs). We plan to focus on two important classes of RBPs: double strand RBP and RNA helicase — potential positive and negative remodelers on RNA structures. We would investigate NF110 and DDX5 as exemplary factors: their lncRNA binding profiles at transcriptome level; their regulatory roles on the native structures of associated lncRNAs in genome-wide manner (structurome); and further their detailed mechanisms in remodeling specific lncRNAs such as RMRP. The results would help us better understand potential disease mechanisms resulting from defects in lncRNAs and RBPs.

非编码RNA的结构对于其行使生物学功能具有关键作用。越来越多长非编码RNA（lncRNA）被发现可在多个层面调控基因表达并与不同疾病相关联，而其分子机制尚不清楚。lncRNA体内结构的解析及调控是当前机制研究的一个瓶颈。我们将建立高通量实验和计算方法系统地检测lncRNA生理条件下的结构，并研究RNA结合蛋白（RBP）对lncRNA结构的重塑及功能的调控。我们将靶向两类RBPs：RNA双链结合蛋白和解旋酶—RNA结构可能的正负调控因子，分别以NF110和DDX5为切入点。我们将在转录组水平上鉴定细胞核内NF110与DDX5的lncRNA结合图谱；在RNA结构组（Structurome）水平上研究NF110与DDX5对其结合的lncRNA结构的调控；针对特定的lncRNA靶标如RMRP，进一步探究其结构的重塑和发挥功能的机制。这将有助于理解lncRNA及RBP异常导致的疾病发生。

RNA的结构对于其生物学功能具有关键作用，RNA体内结构的解析及调控是当前机制研究的一个瓶颈。在该项目支持下，我们围绕RNA结合蛋白（RBP）对RNA结构的重塑调控开展研究工作，合作开发了新的GoldCLIP技术可高特异性地检测RBP结合的RNA靶标，建立了增强型的PARIS实验技术和分析方法可系统地检测细胞体内的RNA结构和互作，开发了整合的基因转录本结构的高精度重构算法，并对多物种的非编码RNA及结构性RNA元件进行了全面注释。我们鉴定了代表性蛋白NF110和DDX17的RNA结合图谱，发现NF110与DDX17可直接互作并有相似的RNA靶标，构建了正常和敲低NF110下的RNA结构组，发现NF110结合位点处的RNA倾向于形成双链配对，其缺失导致很多RNA互作发生变化。进一步，我们发现NF110可能调控mRNA结构而影响翻译，决定外显子结构域，以及调控多种类型非编码RNA的结构。另外，我们发现NF110可调控部分miRNAs的成熟，可能是通过与microprocessor竞争结合到pri-miRNA，从而抑制其加工成pre-miRNA的分子机制。目前，我们正在进行其它实验，以期揭示这一调控的生物学功能。这些结果将有助于理解RNA结构和RNA结合蛋白异常导致的疾病发生。.已发表标注项目资助的研究论文4篇，项目负责人为其中3篇论文共同通讯作者（GPB、Nat Commun、Nucleic Acids Res）。目前还有1篇重要研究论文在准备投稿中。此外，项目组已培养1名硕士研究生，目前有5名博士研究生及3名硕士研究生在读。