microRNA与mRNA相互作用的实验与理论研究

microRNA(miRNA)与mRNA之间的相互作用与人类的一些重大疾病密切相关。本项目针对miR-7、miR-153与靶基因α-synuclein（SNCA）、miR-29家族（miR-29a/b/c）与靶基因CDC42，从实验和理论上对多个miRNA同时调控靶基因mRNA和单个miRNA分别调控靶基因mRNA进行比较研究，揭示多个miRNA同时调控靶基因与单个miRNA分别调控靶基因的动力学机制；研究miRNA在靶基因结合位点有无竞争对miRNA调控mRNA强度的影响和作用，建立miRNA调控mRNA机制的各种动力学模型；研究miRNA在帕金森发病过程和癌症抑制子p53通路中的网络动力学特性与miRNA调控机制之间的内在关联。

在实验研究方面，课题组与中国科技大学生命科学学院单革教授实验室（第一完成单位）合作，通过大量的分子生物学实验，从实验上发现了一类新的环状非编码RNA分子。非编码RNA是一大类不编码蛋白质、而在细胞中起着调控作用的RNA分子。我们从人类的肿瘤细胞HeLa和正常细胞HEK293中，利用多种分子生物实验技术，在国际上首次发现了一类新型的环状非编码RNA（circRNA）。这类新的环状RNA分子中，由于内含子保留在环形RNA分子中，因此这类RNA被我们命名为“外显子-内含子环形RNA”（EIciRNA）。在理论研究方面：我们构建了一个miR-17-92基因簇调节下癌症细胞周期的布尔网络动力学模型，该网络模型在哺乳动物肿瘤细胞的G1/ S转变中起着十分重要的控制作用；提出了一个描述结肠细胞群体（结肠干细胞，瞬态扩充细胞，分化的细胞）数目的随机动力学方程；提出了克隆细胞种群表型级联中的涨落和噪声传播理论框架；为了阐明过程型磷酸化机制对于信号转导通路动力学的影响，建立了蛋白质混合型磷酸化机制的数学模型；与University of Michigan医学院Yang Zhang教授合作，开发出了一个新的关于蛋白质结构预测中3DRobot算法的开发和研究方法。