长链非编码RNA稳定性相关RNA结构元件与RNA降解关系研究

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基本信息

项目摘要

The present studies show that long noncoding RNAs (lncRNAs) are associated with many biological processes. However, there is few studies on lncRNA degradation, one pivotal step in cell metabolism. In comparison with mRNAs, long noncoding RNAs (lncRNAs) not only have a significant difference in structure and function, but also have special features in stability and degradation mechanism. Therefore, it is an emergent problem to elucidate how cell accurately detect those lncRNAs to be degraded. To this end, here we hypothesize that there exists a class of dynamic RNA secondary structure elements, i.e., the labels to guild RNA degradation. These labels are recognized by particular proteins in the cell, which will initiate lncRNA degradation by RNase. This kind of lncRNA degradation system, composed of RNA secondary structure elements-binding proteins-RNase, is very similar to protein degradation system, consisted of ubiquitin-Ubiquitin ligase-proteasome. To confirm the hypothesis, here we intend to apply newly developed high-throughput sequencing methods such as CLIP and CLASH, biomass spectrometry, and bioinformatics to obtain and validate RNA secondary structure elements and binding proteins associated with lncRNA degradation, and to comprehensively explore the relationship between lncRNA degradation and RNA secondary structure elements, binding proteins and RNase in the cells. Finally, through systematically elucidating the complex mechanism of lncRNA degradation, and the characteristics of degradation for different classes of lncRNAs, we hope a new breakthrough will be realized in lncRNA degradation study.
长链非编码RNA不仅与mRNA在结构和功能上存在显著差异,在稳定性和降解机制上也具有特殊性。阐明细胞是如何实现对降解lncRNA精确识别是该领域重要科学问题。我们提出假说:在lncRNA分子中存在一类动态RNA二级结构“元件”—指导RNA降解“标签”。该标签被细胞中特定蛋白分子识别,进而启动RNase对lncRNA降解。“RNA二级结构元件—结合蛋白分子—RNase” 构成的指导的lncRNA降解系统,相当于“泛素—泛素连接酶—蛋白酶体”构成的蛋白质降解系统。为证实该假说,本研究利用分析RNA结构的高通量测序、生物质谱和生物信息学方法获取并验证lncRNA降解相关的RNA二级结构“元件”及其结合蛋白分子,探讨lncRNA降解与RNA二级结构“元件”、结合蛋白因子和核酸酶在细胞内的关联关系,阐明lncRNA降解的复杂机制,发现不同类型lncRNA降解调控规律,实现lncRNA代谢研究新突破。

结项摘要

长链非编码RNA不仅与mRNA在结构和功能上存在显著差异,在稳定性和降解机制上也具有特殊性。阐明细胞是如何实现对降解lncRNA精确识别是该领域重要科学问题。本研究获得全面的人肺癌细胞(A549)lncRNA半衰期数据集,研究分析了影响lncRNA和mRNA稳定性的因素,包括表达水平、GC含量、转录本长度、外显子个数、转录本的核质分布、RNA结合蛋白质、miRNA的结合、二级结构元件和kmer组成等,分别计算了各因素与lncRNA稳定性的相关性,并利用深度学习综合分析多个影响因素与RNA稳定性之间的关系。研究发现RNA二级结构元件和多种序列特征对单外显子lncRNA和多外显子mRNA的稳定性具有影响。基于kmer组成分析,发现多种kmer影响单外显子lncRNA和多外显子mRNA的稳定性,细胞核和细胞质的不同分布对lncRNA和mRNA的稳定性影响不同。针对mRNA同样进行了多种因素的研究,发现密码子、cDNA、CDS、5’(3’)UTR 不同区域的RNA二级结构元件影响mRNA稳定性。同时开展了RNA相关的RNA酶和蛋白质分子的功能研究。本研究对lncRNA的稳定性进行了较为系统的多因素分析,揭示了不同因素在影响lncRNA稳定性上的作用,为全面阐明影响lncRNA稳定性的分子机制奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
RNA二级结构数据库
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施凯文;李伍举;刘涛
  • 通讯作者:
    刘涛
细菌sRNA数据库
  • DOI:
    10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.05
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王正;刘涛;李伍举
  • 通讯作者:
    李伍举
利用CRISPR/Cas9全基因组文库筛选HCT 116细胞增殖相关基因
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    军事医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘冰心;付汉江;郑晓飞
  • 通讯作者:
    郑晓飞
Effect of simulated microgravity and ionizing radiation on expression profiles of miRNA, lncRNA, and mRNA in human lymphoblastoid cells
模拟微重力和电离辐射对人淋巴母细胞中 miRNA、lncRNA 和 mRNA 表达谱的影响
  • DOI:
    10.1016/j.lssr.2019.10.009
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    LIFE SCIENCES IN SPACE RESEARCH
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Fu Hanjiang;Su Fei;Ge Changhui
  • 通讯作者:
    Ge Changhui
不同方法提取寡聚RNA-DNA杂合体效果比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    军事医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛勇;付汉江;葛常辉;李清;郑晓飞
  • 通讯作者:
    郑晓飞

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其他文献

RNA空间编码探析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郑晓飞
Ni2 亲和胶的制备及其对带His6标签融合蛋白的纯化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙志贤
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    军事医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐晶;唐晶;柯东;杜彩素;郑晓飞;付汉江
  • 通讯作者:
    付汉江

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

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前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
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技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
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AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          K --> L[研究结束]
      
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