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中国科学院薛愿超作客分子生物学前沿论坛

来源: 责任编辑:涂立超 发布:2020-08-25 点击量:


8月22日下午,我校"分子生物学前沿”论坛第35期顺利召开,中国科学院生物物理研究所薛愿超研究员应邀做客,分享了题为“非编码RNA的高级结构与功能”的报告,对RIC-seq技术进行了详细介绍。

报告开始薛愿超研究员向大家分享他为何对非编码RNA感兴趣的心路历程开始。2000年人类基因组测序完成之后,人们惊讶的发现人类基因组仅有约2%的部分负责编码约20000个基因(仅比线虫多1000左右),那基因组其余部分的功能是什么呢?随着测序技术和实验技术的发展,人们发现人类基因组编码越来越多非编码RNA(ncRNA),而且有些非编码RNA具有重要的功能,但是绝大部分ncRNA功能及其分子机制还不清楚。

在研究lncRNA的作用时,薛愿超研究员发现RNA的结构对于ncRNA与其他分子的相互作用十分重要,但当时研究RNA二级结构的技术都存在一定局限性,所以薛愿超研究员设想是否能有一种技术更直观、更灵敏地检测ncRNA的结构和ncRNA之间的结合位点。在建立自己实验室之后,经过几年不断的探索他们的研究团队开发出了能够捕获细胞内RNA原位高级结构及分子间相互作用位点的RIC-seq(RNA in situ conformation sequencing) 新技术。

随后,薛愿超研究员对RIC-seq技术的开发与应用进行了详细介绍。RNA结构在遗传信息传递过程中发挥了关键的调节作用。在细胞内,绝大多数RNA通过分子内的碱基配对可形成二级结构,并在RNA结合蛋白的介导下折叠成复杂的三级结构,高度结构化的RNA进而通过与其他RNA分子相互作用以发挥生物学调控功能,因此解析细胞内RNA的原位高级结构及作用靶标是研究其功能机制的关键。虽然目前已有多种研究RNA二级结构和分子间相互作用的高通量测序技术,但是这些实验方法都存在一些限制,不能有效地捕获RNA的高级结构。此外,由于采用体外近端连接,导致假阳性率普遍过高。针对以上问题,薛愿超研究员的团队开发了RIC-seq技术,考虑到RNA结构在细胞内和细胞外存在一定的差别,他们在对RIC-seq技术进行原理性设计时,重点突出了“原位”的概念,在保持细胞完整性的前提下,对所有空间上邻近的RNA进行近端连接、筛选和测序。接着,研究人员首先评估了RIC-seq技术的相关指标,通过比较和实验验证表明,与现有非编码RNA二级结构和三级结构相比,RIC-seq技术均表现得更好。此外,它还可“一网打尽”看清细胞内各种RNA-RNA空间相互作用,包括以前看不到的RNA三级空间邻近相互作用。令人意外的是,他们利用RIC-seq结果发现启动子RNA和增强子RNA之间确实存在相互作用,而且增强子和启动子非编码RNA之间的相互作用可用于推断其调控网络。他们还详细解析了超级增强子长链非编码RNA CCAT1-5L与RNA结合蛋白hnRNPK、MYC启动子和增强子RNA结合以改变染色质构象,进而调节癌基因MYC转录的新机制。他们利用RIC-seq技术还首次绘制了HeLa细胞内RNA-RNA的原位三维作用图谱,揭示了蛋白质编码mRNA以及非编码RNA的空间组织规律与特征。这些研究为后续深入研究非编码RNA所携带的“结构密码”及其功能性提供了全新的实验工具。

报告结束后,师生就enhancer RNA和promoter RNA的互作等问题展开了热烈的讨论与交流,许多老师和同学纷纷提出了很多自己在科研工作中的问题和疑惑,薛愿超研究员都给出了细致和耐心的回答。此次报告会是疫情后第一次线下报告会,为我校师生提供了难能可贵的学习交流机会,参会的同学和老师百余人热情高涨,会议在浓厚的学习和讨论氛围中圆满结束。



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