发展RNA分子的双/三重化学标记技术及其生物应用

Non-coding RNA involves in important physiological and pathological processes including cell proliferation, differentiation, apoptosis and tumorigenesis. The high expression or low expression of non-coding RNA is usually associated with a variety of diseases and cancers. We have recently developed the dual-terminal labeling strategy of RNA and constructed the RNA molecular beacon, which could be used to in situ image the non-coding RNA conformational transformation and biological regulation in living cells by FRET technique. Based on our work in RNA labelling, we further aims to develop RNA dual- and triple-labelling methods in general, which can be used to construct high sensitive RNA molecular beacon, three-color FRET probe or three-spin resonance probe. Combination of the RNA-based probes with advanced biophysical techniques allows us to study the structure and conformational dynamics of the non-coding RNAs and helps us for high-throughput screening of small molecules that selectively regulate microRNA maturation. These works are believed to provide basic support for biomdical applications and related fields.

非编码RNA参与细胞的增殖、分化、凋亡和肿瘤发生等重要的生理和病理过程；其高表达或者低表达通常与多种疾病和癌症密切相关。我们最近发展了RNA分子的普适性双末端标记技术并用于RNA分子信标的构建，利用FRET荧光成像原位观察了细胞内非编码RNA的构象转换和生物调控。借助我们在生物标记方面的基础，本项目拟开发普适性的RNA双/三重化学标记技术，并将此应用到高灵敏RNA分子信标、三颜色FRET探针、三自旋共振探针的制备。希望通过综合使用RNA探针和生物物理手段，揭示非编码RNA的动态结构与功能、实现微小RNA成熟化过程的选择性小分子调控，为生物医学应用和相关领域提供基础支撑。

非编码RNA（ncRNA）参与细胞的增殖、分化、凋亡和肿瘤发生发展等重要的生理和病理过程。发展RNA分子的化学标记方法，可以把功能基团（比如荧光团）共价连接到RNA分子上，这将有助于研究RNA-配体的相互作用并揭示ncRNA的生物功能。通常RNA的标记方法是通过化学或者酶反应把一定的反应团（比如巯基）引入RNA分子，再进一步通过高效的生物正交反应把功能基团标记到RNA上。我们针对巯基的高效偶联问题，开发出Michael环加成新反应、基于（硒代）环丙烯酮和硒代酰胺的半胱氨酸偶联等；我们针对SPAAC和Staudinger偶联比较慢的问题，设计了基于多氟代芳基叠氮的高效生物正交反应等。我们建立了普适性的RNA分子双末端标记并用于RNA分子信标的制备，进一步研究了ncRNA的结构与生物功能。最近，我们发展和优化了一些新型高效的生物正交剪切反应并拟进一步用于ncRNA的可逆标记等。以上部分工作在国内外著名期刊JACS, CCS Chem., Chem. Sci.发表，并撰写了一篇Chem. Soc. Rev.的封面综述（SCI高被引论文）。