《擬南芥中一個長非編碼RNA調控基因表達的機理研究》是依託清華大學，由李景睿擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥中一個長非編碼RNA調控基因表達的機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李景睿
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
長非編碼RNA（lncRNA）是指長度大於200個核苷酸，但不能編碼蛋白質的RNA。幾個已知的植物lncRNA參與重要的生物學過程，例如：春化作用、配子發育、miRNA活性的調節和表觀遺傳學信息的維持。然而，絕大部分植物lncRNA的分子機制還很不清楚。我們在擬南芥中通過高通量測序鑑定了一個lncRNA (lncRNA_998)。它的表達與其鄰近基因的表達呈現負相關、與鄰近基因位點H3K27me3修飾呈現正相關。RNA免疫共沉澱實驗證明lncRNA_998與PRC2複合體相互作用，因此，我們推測lncRNA_998的功能是參與PRC2複合體對鄰近基因AT4G13560的調控。本項目中，我們將綜合遺傳學、生物化學的方法，深入研究lncRNA_998在調控基因表達的分子機制。
結題摘要
長非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類不能編碼蛋白質的RNA。先前的研究認為lncRNA可以幫助招募PRC2複合體到靶標基因。然而，PRC2複合體在細胞內可以結合多種多樣的RNA，不僅僅是lncRNA。PRC2結合的很多RNA來自高轉錄的基因，並且這些RNA尚未發生剪接，但是這些RNA並沒有明顯的序列或者結構特徵，PRC2在體內結合這些RNA的生物學意義一直還不清楚。我們通過生物信息學分析發現了一條擬南芥中轉錄的長非編碼RNA，lncR998。lncR998的轉錄本長度大約是14kb，轉錄本的3’末端與基因AT4G13560相重疊。轉錄水平的相關性分析證明lncR998與AT4G13560在表達水平上存在負相關性。進一步的RNAi干擾實驗證明，抑制lncR998的表達將釋放AT4G13560的表達。AT4G13560和lncR998受到植物激素ABA的調控，對擬南芥幼苗外源施加ABA的將抑制lncR998的表達，同時釋放AT4G13560的表達。AT4G13560基因受到PRC2複合體的調控，PRC2核心蛋白的突變會導致AT4G13560基因的上調錶達。PRC2複合體核心蛋白CLF的RIPseq中富含lncR998的信號，說明在細胞內，lncR998能夠結合PRC2複合體。實驗證明，抑制lncR998的表達，將降低AT4G13560基因位點組蛋白H3K27me3的修飾水平。同樣，通過外源施加ABA來抑制lncR998的表達，將降低AT4G13560的基因位點組蛋白H3K27me3的修飾水平和PRC2複合體的結合水平。lncR998具有特殊的分子生物學特性，其轉錄本在染色體上有較高的豐度，轉錄本非常容易被降解。通過反向遺傳學的篩選，我們找到幾個核酸外切酶參與lncR998的降解過程。非常有趣的是，這些核酸外切酶同樣參與AT4G13560基因的釋放、AT4G13560基因位點PRC2的結合水平和H3K27me3修飾水平的調控。全基因組水平的分析發現，PRC2結合的長非編碼RNA普遍具有更容易降解、染色體富集等特性，說明核酸外切酶參與的染色體RNA降解過程與RNA介導的PRC2複合體招募過程之間具有緊密的聯繫，為RNA介導的PRC2複合體靶標基因的識別和招募，提供了新的證據。
