水生所非編碼RNA分子機制研究取得進展

2020-12-01 中國科學院

　　非編碼RNA（non-coding RNA, ncRNA）是指不能編碼產生蛋白質的RNA分子，種類眾多。具有調控作用的非編碼RNA包括微小RNA（miRNA）、長鏈非編碼RNA（lncRNA）以及環狀RNA（circRNA）等。越來越多的研究表明，非編碼RNA具有重要且複雜的生物學功能。中國科學院水生生物研究所葛峰研究組致力於採用定量蛋白質組學技術，揭示非編碼RNA的分子調控網絡及其作用機制，近日該研究組又取得了一系列新進展。

　　針對Dre-miR-21這種影響斑馬魚胚胎早期心血管發育的miRNA，研究組利用基於Tandem isobaric mass tag（TMT）的定量蛋白質組學技術，構建了dre-miR-21在斑馬魚早期胚胎中的蛋白調控網絡，發現了兩個可能與斑馬魚心血管系統發育相關的新的dre-miR-21靶標，揭示了dre-miR-21在斑馬魚胚胎發育過程中的新的調控機制（圖1）。該研究也是首次利用定量蛋白質組學策略從模式生物的整體來系統尋找miRNA功能靶標分子的報導。

　　針對CDR1as這種與多種癌症和神經性疾病發生相關的環狀RNA分子，研究組採用基於isobaric tags for relative and absolute quantitation（iTRAQ）技術的定量蛋白質組學策略，構建了CDR1as在肝癌細胞中的蛋白調控網絡。研究發現，CDR1as可通過靶向miR-7分子從而調控表皮生長因子受體的表達，進而影響肝癌細胞的增殖，揭示了CDR1as在肝癌細胞中新的分子作用機制（圖2）。

　　HOTAIR是一種與腫瘤發生密切相關的長鏈非編碼RNA，可在多個層面調控基因的表達。為全面、系統理解HOTAIR在肝癌細胞中的分子作用機制，研究組採用轉錄組和定量蛋白質組學的整合分析策略，構建了HOTAIR在肝癌細胞中的分子調控網絡；通過生物信息學分析結合深入的功能研究發現，HOTAIR對肝癌細胞增殖的促進作用可通過調控阿片生長因子受體的表達來實現，而該調控機制可能在各種類型的癌細胞中普遍存在。

　　相關研究成果以Integrated proteomic and transcriptomic analysis revealslong noncoding RNA HOTAIR promotes hepatocellular carcinoma cell proliferation by regulating opioid growth factor receptor (OGFr)為題，在線發表在Molecular & Cellular Proteomics上。

　　這些研究成果不僅揭示了多種不同類型非編碼RNA新的分子作用機制，也表明定量蛋白質組學技術可以從系統和整體的角度，闡明細胞或生物體非編碼RNA的蛋白調控網絡及分子作用機制，是非編碼RNA功能研究不可或缺的重要工具。研究工作得到了國家自然科學基金青年基金，面上項目和非編碼RNA調控作用重大研究計劃的資助。

圖1.定量蛋白質組學技術構建斑馬魚胚胎中dre-miR-21的蛋白調控網絡

圖2.定量蛋白質組學策略研究環狀RNA CDR1as的分子作用機制

圖3.轉錄組和定量蛋白組整合分析研究長鏈非編碼RNA HOTAIR的分子調控網絡

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