人类非编码RNA及其介导的基因表达调控.doc

项目名称：人类非编码RNA及其介导的基因表达调控首席科学家：屈良鹄中山大学起止年限：2005.12至2010.11依托部门：广东省科技厅教育部一、研究内容本项目要解决的关键科学问题是“人类非编码RNA的多样性及其与生命现象和重大疾病的关系”。人类基因组中编码蛋白质的基因不到3万个约占整个基因组序列的2％远远低于人类基因组计划完成之先所预期的10万个基因。然而象酵母这么简单的单细胞真核生物其基因组也编码6000个基因。远比人低等的秀丽广杆线虫（Caenorhabditiselegans）竟然也有2万个蛋白质编码基因；而比线虫更为复杂的果蝇其基因组中的蛋白质基因数目（1.4万）甚至少于线虫。显然仅仅按照生物体的基因数目的多少无法解释不同生物体的复杂度。科学家们认为高等生物拓宽其分子水平差异并不取决基因的数目而主要依靠对基因表达的调控来完成。在哺乳动物中基因表达调控有两个重要策略：1.通过对人类基因组转录的mRNA前体中内含子和外显子的可变剪接加工等从一个基因可以产生大量的蛋白同源异形体大大增加了蛋白组的复杂度。目前参与可变剪接的顺式元件和反式因子的鉴别及其调控机制正急待阐明。2.人类基因组的非蛋白质编码区中实际上编码了大量的非编码RNA由这些RNA组成了细胞中高度复杂的RNA调控网络。发现和鉴定这些非编码RNA及其相关蛋白质在基因表达调控中的作用是RNA组学的首要任务。围绕上述科学问题本项目拟以人和哺乳动物为主要模式生物研究非编码RNA及其相关的RNA结合蛋白的系统识别和鉴定及其在正常和病变细胞中对基因表达的调控作用。主要包括：1.建立和发展各种高通量、专一性RNA组学技术平台和基因组范围内RNA调控蛋白筛选体系大规模地鉴定新的非编码RNA和RNA顺式元件及其相互作用的蛋白质。2.以正常和病变的细胞为对象建立一套新的非编码RNA的功能研究体系着重阐明小分子非编码RNA在细胞的分化过程和肿瘤细胞发生过程中的作用。3.研究非编码RNA与蛋白质的相互作用的机制阐明其在基因表达调控中的作用。二、预期目标本项目的总体目标瞄准当前生命科学前沿开展对人类非编码RNA及其介导的基因表达调控的研究大规模地解析人类基因组非编码DNA中的遗传信息。建立和发展一系列RNA组学以及RNA与蛋白质相互作用的研究体系着重阐明生命现象和人类重大疾病中的RNA调控网络使我国在RNA组学、RNA调控机制以及RNA与肿瘤发生等几个前沿领域取得突破性进展并跻身于国际先进行列。本项目的五年预期目标建立起一系列创新性的RNA组学研究体系使我国在非编码RNA的大规模分析和基因组注释等基础性研究的前沿领域进入国际先进行列。（1）建立起适合于人类基因组分析的计算机RNA组学和实验RNA组学平台全面注释人类基因组中snmRNA基因。（2）建立起适合于人类基因组分析的快速的工作流式的计算机miRNA分析平台系统地分析人基因组中的miRNA基因及其靶基因预测miRNA的功能。（3）建立一个新的算法能够大规模搜索人类基因组中SR蛋白的识别序列并建立SR蛋白特异性的和非特异性的ESE细胞内筛选技术平台进行鉴定。在人和哺乳动物等真核模式生物中系统地发现和鉴别一大批新的非编码RNA及其相关的RNA结合蛋白解析一批非编码RNA的生物学功能及其与蛋白质的相互作用阐明人类细胞分化和个体发育中的RNA调控网络。（1）完成大规模筛选多种正常和病变细胞小分子非编码RNA的cDNA文库高效分离和发现一大批新的小分子非编码RNA。（2）完成人类胚胎干细胞某些分化过程中的miRNA表达谱找出与分化有关的几种特异miRNA了解它们对细胞分化的作用。（3）建立基因组范围RNA干涉方法鉴定出一批新的在可变剪接调控中起重要作用的RNA结合蛋白并阐明其调控mRNA前体可变剪接的机制。(4）对加工miRNA的相关蛋白质特别是Dicer作用的分子机理以及加工过程中的质量控制机制研究方面取得重要进展阐明相关蛋白质的作用形式各个结构域的功能与RNA相互作用的结构基础。本项目将在“非编码RNA与人类重大疾病的关系”这一新的科学领域取得重要的进展为人类认识肿瘤发生的分子机制和攻克癌症提供理论基础和新的技术。（1）发现和鉴别一批与乳腺癌、肺癌、肝癌和成胶质细胞瘤等癌变相关的非编码RNA揭示其与肿瘤发生的关系及在不同肿瘤中的表达特征和功能意义阐明肿瘤发生中的RNA调控机制使我们对重大疾病的病因及分子机制得到深入的认识并发现以RNA分子为对象的治疗靶标和早期诊断标识为肿瘤等重大疾病的防治提供新的思路和方法。（2）克隆一批在人类心脏血管中参与调节基因表达的组织和细胞特异性miRNA揭示其表达模式及其在相关器官发生和相关疾病发生中的调控机理。以上研究成果预期可以在国际杂志上发表一批高水平的研究论文。优秀人才培养：