非编码小RNA引发mRNA 3'端脱腺苷酸化的机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    30970618
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    32.0万
  • 负责人：
    吴立刚
  • 依托单位：
    中国科学院分子细胞科学卓越创新中心
  • 学科分类：
    C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

哺乳动物编码几百种miRNA，参与调控超过三分之一基因的表达，并与多种疾病存在重要关联。miRNA不仅能抑制靶基因的翻译，还可以引起mRNA降解。我前期的研究发现miRNA通过加速靶标mRNA 3'端poly(A)的脱腺苷酸化导致整个mRNA被迅速降解，其中脱腺苷酸化是mRNA降解过程的关键和限速步骤。最近我们发现RNA干扰中的off-target现象也与mRNA的脱腺苷酸化作用有密切关系。因此研究哺乳动物中miRNA和siRNA导致mRNA加速脱腺苷酸化的机制具有重要的理论意义和应用价值。我们将运用生物化学和分子生物学手段，分离鉴定miRNA和siRNA引发的mRNA加速脱腺苷酸化过程中的关键酶，分析其生化活性，研究受该酶调控的mRNA的种类与功能，揭示该酶在小RNA引起mRNA降解过程中的作用原理及其调控机制，为深入理解小RNA的功能和提高RNA干扰的专一性提供理论依据。

结项摘要

MicroRNA（miRNA）是真核生物基因组所编码的一种小分子RNA，参与调控超过三分之一基因的表达。miRNA不仅能抑制基因的翻译，还可以通过加速mRNA 3’端poly(A)的脱腺苷酸化导致整个mRNA的快速降解。其中3’端poly(A)的脱腺苷酸化是mRNA降解过程的第一步和限速步骤。我们在前期工作基础上，通过竞争抑制和RNA干扰（RNAi）等一系列方法，发现CCR4-NOT复合体的成员，CAF1和POP2在miRNA引起的mRNA脱腺苷酸化和降解过程中发挥了关键作用，而CCR4a和CCR4b也有一些贡献。我们还通过实验证明RNAi的off-target（脱靶效应）是siRNA以类似于miRNA的机制，通过加速mRNA的脱腺苷酸化而导致与siRNA存在部分互补配对序列的mRNA被快速降解，并且这个过程也依赖于CAF1和POP2。miRNA和siRNA对基因表达的调节作用依赖于与之结合的蛋白质分子。通过Tethering的方法，我们发现人类编码的四种Ago蛋白都能加速mRNA的脱腺苷酸化。但是CCR4-NOT复合体与RISC主要成员Ago和GW182间并不存在稳定的相互作用，亚细胞共定位实验也表明CAF1和POP2并不与Ago和GW182蛋白共定位于P小体（P-body）中。基于以上结果我们认为RISC并不是通过招募CAF1和POP2而发挥功能，而可能通过与mRNA结合后，造成mRNP结构和功能的改变，从而促进核酸酶对mRNA的降解作用。我们通过实时定量RT-PCR的方法检测了小鼠组织中CAF1和POP2的表达情况，发现大多数组织中CAF1的表达水平明显高于POP2，在大脑、小脑以及睾丸组织中表达量特别高，用RNAi沉默CAF1表达后细胞生长受到明显抑制。在进化中CAF1和POP2在酵母、线虫、果蝇和海鞘中都只存在单一基因，而进化到鱼类后才产生了CAF1和POP2同源基因。结合实验和进化分析，我们认为真核生物是在miRNA出现后进化产生了CAF1和POP2两个同源基因，两者具有一定程度的功能冗余。在脊椎动物体中CAF1主要负责miRNA引起的mRNA脱腺苷酸化，而POP2可能在特定细胞和发育阶段担负调控功能，比如在胚胎早期发育中的中囊胚转化（MTZ）过程中介导miRNA对母源mRNA的降解。

项目成果

期刊论文数量（2）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
MicroRNA引起mRNA降解关键核酸酶CAF1和POP2的生物进化分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    生命科学研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张凤娟;朴香花;吴立刚;高必达
  • 通讯作者：
    高必达
CCR4-NOT Deadenylates mRNA Associated with RNA-Induced Silencing Complexes in Human Cells
CCR4-NOT 使与人类细胞中 RNA 诱导的沉默复合物相关的 mRNA 脱腺苷酸化
  • DOI：
    10.1128/mcb.01481-09
  • 发表时间：
    2010-03-15
  • 期刊：
    MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Piao, Xianghua;Zhang, Xue;Belasco, Joel G.
  • 通讯作者：
    Belasco, Joel G.

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其他文献

RNA干扰的机制及其应用
  • DOI：
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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：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
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。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
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。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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