融合RNA结构组和分子变构效应研究lncRNA-TF协同转录调控机制

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基本信息

  • 批准号:
    31801098
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0609.生物大数据解析
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the rapid development of the next generation sequencing technology, a comprehensive picture of the modular organization on ‘RNA structurome’ has been sketched and interpreted. Our understanding of lncRNAs gradually changes from linear relationship of sequence characteristics and quantitative expression relationship, to three-dimensional analysis of the combination of structure and function. It become an important research field at present by exploring the interactions of bio-molecules and functional mechanisms, based on considering the structures of RNAs. We aim to explore the cooperation regulation mechanism of lncRNA-TF in the process of transcriptional regulation and develop the strategy for lncRNAs structure analyzing and mapping in the genome scale via the RNA structurome information. By exploring SMART algorithm based on molecular structural interaction features, we could identify interaction domains of lncRNA-TF and specifically combination interface (landing pad), construct triple interaction model (lncRNA-TF-DNA), and investigate the disturbance effects mediated by Single Nucleotide Polymorphic Sites in cooperative transcriptional regulation process. It is could provide useful clues for the study of lncRNA structure-function interrelationships and potential disturbance mechanism in the transcriptional regulation, mediated by allosteric effects of lncRNA. The detailed architectural context could yield broad biological insights of lncRNA molecular mechanism, and provides a framework for feature comprehending cellular function and pathogenesis of disease, especially in the process of transcriptional regulation.
新一代测序技术推动了人类转录组层面RNA结构特征的广泛认知,“RNA结构组”初现端倪。对lncRNA的理解逐渐从线性的序列、表达数量关系向立体化的结构-功能相结合的分析层次转变,以RNA结构为基础的分子互作与功能机制研究成为前沿热点。本课题关注转录调控过程的lncRNA-TF协同机制,在融合RNA结构组学信息基础上构建基因组范围lncRNA二级结构图谱,开发以分子结构互作为特征的SMART算法,深入挖掘具有鉴别意义的lncRNA-TF特异性结合位点(landing-pad),剖析lncRNA-TF-DNA三元调控模型,并探讨SNP介导的lncRNA分子变构效应对协同调控的影响,从而实现lncRNA结构介导的lncRNA-TF协同关系和潜在扰动机制研究。本课题对于深入理解lncRNA作用机制,特别是在转录调控过程的重要功能有一定指导意义,并为进一步阐明细胞功能和疾病发生发展机制提供有用线索。

结项摘要

转录调控是细胞内复杂生物学功能和信号应激应答的关键过程。研究表明lncRNAs协同作用于转录因子,参与细胞内转录调控。结构及其与大分子的相互作用研究丰富了我们对分子生物世界的认知,特别是RNA结构组学的提出及RNAs与其他生物大分子相互作用的高通量实验技术发展,对于我们从基因组层面描绘转录调控的崭新画面创造了条件。本课题正是基于目前快速发展的RNA结构、RNA与蛋白质等生物大分子相互作用研究的基础上,关注以分子结构为导向的转录调控过程中的lncRNA-TF协同调控机制。首先实现人类lncRNAs、参考基因组、SNPs和侧翼序列数据标准化处理流程,建立标准基因组lncRNAs序列比对文库,完成SNPs精准化定位。其次开发基于最小自由能的动态规划算法,完成基于组学数据的二级结构元件修正,构建人类lncRNA二级结构图谱,设计SMART算法框架流程,开发滑动窗口算法模型,识别基因组landing pad,完成landing pad侧翼序列可及性分析。最后,设计基于结构特征的互作强度打分机制,评价二级结构元件暴露或屏蔽等分子过程在互作模式中的作用。构建lncRNA-TF-DNA三元调控复合物模型,分析lncRNA-TF协同转录调控特征。实现SNPs在lncRNAs转录本上的靶向比对,设计打分函数衡量单位点或不连续多位点改变引起的变构效应,探索其与复杂疾病发生机理的关联性。本项目为进一步理解lncRNA行使的生物学功能、转录调控的复杂过程,联系转录过程中的分子调控作用与生理和病理关系提供有益借鉴。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Contribution of structural accessibility to the cooperative relationship of TF-lncRNA in myopia
结构可达性对近视中 TF-lncRNA 合作关系的贡献
  • DOI:
    10.1093/bib/bbab082
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Briefings in Bioinformatics
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Hong Wang;Jing Li;Siyu Wang;Xiaoyan Lu;Guosi Zhang;Youyuan Zhuang;Liansheng Li;Wencan Wang;Peng Lin;Chong Chen;Hao Wang;Qi Chen;Yongshuai Jiang;Jia Qu;Liangde Xu
  • 通讯作者:
    Liangde Xu
Detection of Allosteric Effects of lncRNA Secondary Structures Altered by SNPs in Human Diseases
检测人类疾病中 SNP 改变的 lncRNA 二级结构的变构效应
  • DOI:
    10.3389/fcell.2020.00242
  • 发表时间:
    2020-04-08
  • 期刊:
    FRONTIERS IN CELL AND DEVELOPMENTAL BIOLOGY
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Lu, Xiaoyan;Ding, Yu;Wang, Hong
  • 通讯作者:
    Wang, Hong
Location deviations of DNA functional elements affected SNP mapping in the published databases and references
DNA 功能元件的位置偏差影响已发表数据库和参考文献中的 SNP 定位
  • DOI:
    10.1093/bib/bbz073
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    BRIEFINGS IN BIOINFORMATICS
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zheng,Hewei;Zhao,Xueying;Xu,Liangde
  • 通讯作者:
    Xu,Liangde

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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

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          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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