8月22日下午，我校"分子生物學(xué)前沿”論壇第35期順利召開，中國科學(xué)院生物物理研究所薛愿超研究員應(yīng)邀做客，分享了題為“非編碼RNA的高級結(jié)構(gòu)與功能”的報(bào)告，對RIC-seq技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
報(bào)告開始薛愿超研究員向大家分享他為何對非編碼RNA感興趣的心路歷程開始。2000年人類基因組測序完成之后，人們驚訝的發(fā)現(xiàn)人類基因組僅有約2%的部分負(fù)責(zé)編碼約20000個(gè)基因（僅比線蟲多1000左右），那基因組其余部分的功能是什么呢？隨著測序技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)人類基因組編碼越來越多非編碼RNA(ncRNA)，而且有些非編碼RNA具有重要的功能，但是絕大部分ncRNA功能及其分子機(jī)制還不清楚。
在研究lncRNA的作用時(shí)，薛愿超研究員發(fā)現(xiàn)RNA的結(jié)構(gòu)對于ncRNA與其他分子的相互作用十分重要，但當(dāng)時(shí)研究RNA二級結(jié)構(gòu)的技術(shù)都存在一定局限性，所以薛愿超研究員設(shè)想是否能有一種技術(shù)更直觀、更靈敏地檢測ncRNA的結(jié)構(gòu)和ncRNA之間的結(jié)合位點(diǎn)。在建立自己實(shí)驗(yàn)室之后，經(jīng)過幾年不斷的探索他們的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了能夠捕獲細(xì)胞內(nèi)RNA原位高級結(jié)構(gòu)及分子間相互作用位點(diǎn)的RIC-seq(RNA in situ conformation sequencing) 新技術(shù)。
隨后，薛愿超研究員對RIC-seq技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹。RNA結(jié)構(gòu)在遺傳信息傳遞過程中發(fā)揮了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。在細(xì)胞內(nèi)，絕大多數(shù)RNA通過分子內(nèi)的堿基配對可形成二級結(jié)構(gòu)，并在RNA結(jié)合蛋白的介導(dǎo)下折疊成復(fù)雜的三級結(jié)構(gòu)，高度結(jié)構(gòu)化的RNA進(jìn)而通過與其他RNA分子相互作用以發(fā)揮生物學(xué)調(diào)控功能，因此解析細(xì)胞內(nèi)RNA的原位高級結(jié)構(gòu)及作用靶標(biāo)是研究其功能機(jī)制的關(guān)鍵。雖然目前已有多種研究RNA二級結(jié)構(gòu)和分子間相互作用的高通量測序技術(shù)，但是這些實(shí)驗(yàn)方法都存在一些限制，不能有效地捕獲RNA的高級結(jié)構(gòu)。此外，由于采用體外近端連接，導(dǎo)致假陽性率普遍過高。針對以上問題，薛愿超研究員的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了RIC-seq技術(shù)，考慮到RNA結(jié)構(gòu)在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外存在一定的差別，他們在對RIC-seq技術(shù)進(jìn)行原理性設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)突出了“原位”的概念，在保持細(xì)胞完整性的前提下，對所有空間上鄰近的RNA進(jìn)行近端連接、篩選和測序。接著，研究人員首先評估了RIC-seq技術(shù)的相關(guān)指標(biāo)，通過比較和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，與現(xiàn)有非編碼RNA二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)相比，RIC-seq技術(shù)均表現(xiàn)得更好。此外，它還可“一網(wǎng)打盡”看清細(xì)胞內(nèi)各種RNA-RNA空間相互作用，包括以前看不到的RNA三級空間鄰近相互作用。令人意外的是，他們利用RIC-seq結(jié)果發(fā)現(xiàn)啟動子RNA和增強(qiáng)子RNA之間確實(shí)存在相互作用，而且增強(qiáng)子和啟動子非編碼RNA之間的相互作用可用于推斷其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。他們還詳細(xì)解析了超級增強(qiáng)子長鏈非編碼RNA CCAT1-5L與RNA結(jié)合蛋白hnRNPK、MYC啟動子和增強(qiáng)子RNA結(jié)合以改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象，進(jìn)而調(diào)節(jié)癌基因MYC轉(zhuǎn)錄的新機(jī)制。他們利用RIC-seq技術(shù)還首次繪制了HeLa細(xì)胞內(nèi)RNA-RNA的原位三維作用圖譜，揭示了蛋白質(zhì)編碼mRNA以及非編碼RNA的空間組織規(guī)律與特征。這些研究為后續(xù)深入研究非編碼RNA所攜帶的“結(jié)構(gòu)密碼”及其功能性提供了全新的實(shí)驗(yàn)工具。
報(bào)告結(jié)束后，師生就enhancer RNA和promoter RNA的互作等問題展開了熱烈的討論與交流，許多老師和同學(xué)紛紛提出了很多自己在科研工作中的問題和疑惑，薛愿超研究員都給出了細(xì)致和耐心的回答。此次報(bào)告會是疫情后第一次線下報(bào)告會，為我校師生提供了難能可貴的學(xué)習(xí)交流機(jī)會，參會的同學(xué)和老師百余人熱情高漲，會議在濃厚的學(xué)習(xí)和討論氛圍中圓滿結(jié)束。
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