光寿红小组在小干扰RNA领域获突破

中国科大生科院光寿红研究组在小干扰RNA领域获得突破性进展

近日，中国科学技术大学生科院及中科院分子细胞科学卓越中心光寿红课题组在小干扰RNA领域取得突破性进展，以“RdRP-synthesized antisense ribosomal siRNAs silence pre-rRNA via the nuclear RNAi pathway”为题发表在2月6日的国际著名期刊《自然-结构与分子细胞》 (Nature Structural and Molecular Biology)上。

长期以来，小片段的核糖体RNA一直被研究人员认为是非特异性降解产物，而被当作垃圾序列忽视，对其生物学发生过程和调控机制知之甚少。作者在进行遗传筛选抑制内源性小干扰RNA产生的相关因子时，发现反义核糖体小干扰RNA (antisense ribosomal siRNA, risiRNA)在一些突变体，如susi-1(ceDis3L2)基因突变体，中显著积累。

通过高通量测序，生化及遗传杂交实验发现，risiRNA属于一类新的内源性小干扰RNA，其5’端有三个磷酸基团，3’端为羟基。risiRNA由RNA依赖的RNA聚合酶合成。risiRNA的生物学作用是抑制核糖体RNA的表达，其分子机制是通过诱导细胞核内Argonaute蛋白NRDE-3由细胞质转移至核仁中来抑制rRNA前体表达。risiRNA的表达受环境调控，其在正常生长的野生型线虫体内的含量很低。经过环境胁迫刺激后，其含量显著增加，并同时导致NRDE-3转移到核仁中。通过高通量测序核糖体RNA的3’末端发现，在突变体及环境胁迫处理过的线虫体内3’端寡聚鸟嘧啶化修饰的26S rRNA显著积累。对线虫直接显微注射3’端寡聚鸟嘧啶化修饰的26S rRNA同样可以诱导risiRNA的产生。更有意思的是，线虫susi-1(ceDis3L2)的突变在人类的珀尔曼综合症患者中也发生了相同位置氨基酸的突变。因此本研究证明了risiRNA是一类新的可被调控的小干扰RNA，对于维持环境胁迫条件下的核糖体rRNA稳态有着重要意义，并为治疗人类的珀尔曼综合症提供了新的方向。

本院周旭飞博士及冯雪竹副研究员为该文共同第一作者，光寿红教授为本文通讯作者，其他作者还包括本实验室的毛慧博士，徐飞博士，李慕，和胡凯同学。该研究得到了科技部、基金委、中科院、和中国科学技术大学的支持。

谈起这部分工作，本文第一作者周旭飞博士感触很深，他说：“这个课题从risiRNA的最初发现到现在文章最终发表，我们前后做了九年，中间遇到了大量的技术难题，也包括部分研究内容被别的实验组抢发。但得益于科大轻松愉悦的科研气氛和光老师宽容的态度，我们坚持了下来，最终结果还算比较完美。由于我们的课题和主流研究方向偏离较远，很多时候只能靠自己多方面探索和尝试。好的地方在于，当我们做成了，往往会开拓一个新的研究方向。光老师总是教导我们，要尽量尝试一些全新的领域，然后系统性地深入地做下去，去感受发现未知的乐趣。”

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光寿红教授简介

光寿红，中国科学技术大学百人计划和青年千人特聘教授。2011年出任中国科大“凯杰-新创”教授，该职位由凯杰公司通过新创基金会捐赠设立。

1996年在中国科学技术大学生物系获得学士学位。1996-1999年师从中国科大施蕴渝院士，获得硕士学位。1999-2004年，在美国威斯康星大学癌症研究所师从Janet Mertz教授，获得博士学位。2005-2010年，作为博士后在威斯康星大学遗传系Scott Kennedy教授实验室，从事模式生物中小干扰RNA的功能和调控机理的研究。2010年，作为中国科学技术大学百人计划和青年千人特聘教授加入生命科学院，进一步研究非编码RNA的功能和调控机制。

在过去十年期间，首先发现了多细胞动物秀丽线虫中存在细胞核RNA干扰现象，并由此展开，发现了细胞核RNA干扰通路，对这一过程的作用与机制以及相关小干扰RNA的产生与作用机制进行了系统和深入的研究，以第一或通讯作者分别在Science和Nature等杂志上发表文章,相关成果已经被系统性地编入教科书《WormBook》(http://wormbook.org/chapters/www_endoRNAipathwys/endoRNAipathwys.html)。

2017-01-13