RNA G-四链体基因微阵列组学检测及其在恶性肿瘤细胞中组学分布特性研究

Guanine(G)-rich nucleic acids sequences from human cell transcriptome can form stable G-quadruplex structures. The RNA G-quadruplex structures associate with regulation of many important biological processes and related with malignant tumor progression. This project focus on the RNA G-quadruplex omics of malignant tumor cell and plans to establish a method to determine the distribution of RNA G-quadruplex in malignant tumor transcriptome based on selective RNA G-quadruplex probes and gene microarray. This project also wants to compare the differences of RNA G-quadruplex omics between malignant tumor cells and normal tissue cells and may provide substantial basis and techniques to develop novel RNA G-quadruplex based biomarkers for early detection of malignant tumors.

人体细胞转录产物中富含鸟嘌呤的RNA序列能够形成稳定的G-四链体结构，这些G-四链体结构的形成参与一系列重要生理功能的调控，与恶性肿瘤发生发展密切相关。本项目计划以恶性肿瘤细胞中的转录组RNA G-四链体为研究对象，设计高灵敏、高特异性RNA G-四链体识别探针，并结合基因微阵列芯片杂交技术，在组学水平实现对于恶性肿瘤转录组中系列RNA G-四链体的精确检测，系统研究数种恶性肿瘤细胞转录组RNA G-四链体的组学分布特性。并进一步通过深入探究数种恶性肿瘤细胞与正常细胞的RNA G-四链体组学分布差异性，为发展基于RNA G-四链体的新型恶性肿瘤早期检测标志物提供理论及数据基础。

人体细胞转录产物中具有丰富的能够形成稳定G-四链体结构的RNA序列，这些G-四链体结构与恶性肿瘤的发生发展密切相关。本项目以RNA G-四链体结构为特异性靶标，根据其结构内不同区域的分子识别位点、电荷分布、氢键供体受体、疏水基团、电荷转移效应及空间构型等关键因素，设计了和制备了系列高灵敏、高特异性RNA G-四链体的分子探针，包括用于对活细胞的细胞质RNA G-四链体、核仁RNA G-四链体、染色质DNA G-四链体、线粒体G-四链体的成像检测的荧光分子探针。在此基础上，根据目标RNA G-四链体的基因来源，开展了用于捕获目标基因的寡聚核苷酸的设计和合成，对序列进行了氨基修饰。利用带有氨基修饰的寡聚核苷酸在芯片基片表面进行微阵列点样及耦合，使寡聚核苷酸能够稳定地锚定在基片表面，并将其构建在芯片表面，制备形成了用于抓取目标RNA G-四链体的基因微阵列。选取了系列临床高发肿瘤作为研究对象，进行了细胞株的扩增和RNA提取，利用基因微阵列开展杂交，并利用特异性RNA G-四链体分子探针对杂交到芯片上的RNA进行G-四链体辨识，从而得到肿瘤转录组样本中各个RNA G-四链体的基因来源、存在及分布等重要信息，通过系统的数据分析，研究了这些RNA G-四链体的形成与恶性肿瘤的内在联系。通过系统测定肿瘤及正常细胞株的转录组RNA G-四链体基因分布，结合主成分分析、模式识别等系统的分类识别方法，开展了恶性肿瘤细胞与正常细胞在转录组RNA G-四链体基因分布的差异性研究。为发展基于RNA G-四链体的新型恶性肿瘤早期检测标志物及G四链体为靶点的治疗策略提供了理论及数据基础。