幹細胞中端粒相關非編碼RNA調控網路研究

《幹細胞中端粒相關非編碼RNA調控網路研究》是依託中山大學，由松陽洲擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：幹細胞中端粒相關非編碼RNA調控網路研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：松陽洲
• 依託單位：中山大學

中文摘要

幹細胞多能性維持依賴於一些重要內源因子的表達調控和不同信號通路間的相互調節。其中，端粒功能和端粒長度的維持與幹細胞的多能性有著極其密切的關係。非編碼RNA、DNA甲基化和組蛋白修飾作為表觀遺傳學的主要機制，在調控端粒長度、端粒酶活性以及幹細胞多能性維持中扮演著重要的角色。本項目將系統地研究和比較成纖維細胞、誘導性多能幹細胞和胚胎幹細胞中端粒相關非編碼RNA（ncRNA）的調控網路，通過高通量篩選和檢測端粒體蛋白（TRF1, TRF2, POT1, TIN2, TPP1和RAP1）複合物中特異結合的lncRNAs以及調控端粒體蛋白基因表達的microRNA，探索ncRNA與端粒體蛋白之間的相互作用機制，深入地研究ncRNAs對端粒酶活性、端粒長度和端粒結構的調控機理，最終闡明幹細胞中端粒相關ncRNAs的調控機制與功能網路，及其對幹細胞維持多能性和自我更新能力的作用。

結題摘要

端粒功能和端粒長度的維持與幹細胞的多能性有著極其密切的關係。非編碼RNA、DNA甲基化和組蛋白修飾作為表觀遺傳學的主要機制，在調控端粒長度、端粒酶活性以及幹細胞多能性維持中扮演著重要的角色。本項目研究幹細胞中端粒相關非編碼RNA（ncRNA）的調控網路，通過檢測端粒體蛋白複合物中特異結合的lncRNAs（Terc，TERRA等）以及調控端粒體蛋白基因表達的microRNAs，探索ncRNA與端粒體蛋白之間的相互作用機制，深入地研究ncRNAs對端粒酶活性、端粒長度和端粒結構的調控機理，最終闡明幹細胞中端粒相關ncRNAs的調控機制與功能網路，及其對幹細胞維持多能性和自我更新能力的作用。通過課題研究，我們首次發現一批能特異調控TRF2，POT1和Tert的mRNA和蛋白表達的microRNAs。其中miR-23a特異識別TRF2的3’UTR區域，抑制TRF2的mRNA翻譯和蛋白表達，引發細胞的衰老。miR-185特異抑制POT1的mRNA翻譯和蛋白表達，引發端粒的功能的絮亂。此外，利用RIP-seq.技術，我們發現和分析了胚胎幹細胞多能性調控蛋白Nanog, Oct4和Sox2複合物相作的新lncRNAs，研究了這類lncRNA在胚胎幹細胞多能性調控中的作用。我們發現Oct4和Sox2能直接結合併調控lnc1588的表達，敲低lnc1588會導致幹細胞分化。另外，我們還發現了如Ogt、Dido1、Ash2l、Actl6a等新的多能性調控因子，闡析了它們獨特的調控機制。對於端粒的功能，我們研究端粒體蛋白TIN2和TPP1在細胞端粒功能以及細胞代謝中的作用，發現TIN2不僅僅調節端粒功能，還受TPP1的調節進而調控線粒體相關的代謝過程。而TPP1在細胞周期過程中，通過特定位點的磷酸化調節與端粒酶的作用，進而控制端粒長度。最後，我們重點研究了與端粒酶RNA亞基Terc和端粒長非編碼RNA TERRA的調控相關的端粒蛋白DAXX，DAXX在胚胎幹細胞能特異定位在端粒上，DAXX能通過影響TERC運輸到端粒從而影響端粒的功能。此外DAXX在胚胎幹細胞基因組DNA去甲基化時可以與SUV39H1有相互作用，從而調節H3K9me3修飾在端粒區的富集，抑制TERRA的轉錄，從而調節端粒長度，防止端粒的異常延伸。DAXX、TPP1、TOE1和FAM118B參與端粒酶組裝過程。