干细胞中端粒相关非编码RNA调控网络研究

干细胞多能性维持依赖于一些重要内源因子的表达调控和不同信号通路间的相互调节。其中，端粒功能和端粒长度的维持与干细胞的多能性有着极其密切的关系。非编码RNA、DNA甲基化和组蛋白修饰作为表观遗传学的主要机制，在调控端粒长度、端粒酶活性以及干细胞多能性维持中扮演着重要的角色。本项目将系统地研究和比较成纤维细胞、诱导性多能干细胞和胚胎干细胞中端粒相关非编码RNA（ncRNA）的调控网络，通过高通量筛选和检测端粒体蛋白（TRF1, TRF2, POT1, TIN2, TPP1和RAP1）复合物中特异结合的lncRNAs以及调控端粒体蛋白基因表达的microRNA，探索ncRNA与端粒体蛋白之间的相互作用机制，深入地研究ncRNAs对端粒酶活性、端粒长度和端粒结构的调控机理，最终阐明干细胞中端粒相关ncRNAs的调控机制与功能网络，及其对干细胞维持多能性和自我更新能力的作用。

端粒功能和端粒长度的维持与干细胞的多能性有着极其密切的关系。非编码RNA、DNA甲基化和组蛋白修饰作为表观遗传学的主要机制，在调控端粒长度、端粒酶活性以及干细胞多能性维持中扮演着重要的角色。本项目研究干细胞中端粒相关非编码RNA（ncRNA）的调控网络，通过检测端粒体蛋白复合物中特异结合的lncRNAs（Terc，TERRA等）以及调控端粒体蛋白基因表达的microRNAs，探索ncRNA与端粒体蛋白之间的相互作用机制，深入地研究ncRNAs对端粒酶活性、端粒长度和端粒结构的调控机理，最终阐明干细胞中端粒相关ncRNAs的调控机制与功能网络，及其对干细胞维持多能性和自我更新能力的作用。通过课题研究，我们首次发现一批能特异调控TRF2，POT1和Tert的mRNA和蛋白表达的microRNAs。其中miR-23a特异识别TRF2的3’UTR区域，抑制TRF2的mRNA翻译和蛋白表达，引发细胞的衰老。miR-185特异抑制POT1的mRNA翻译和蛋白表达，引发端粒的功能的絮乱。此外，利用RIP-seq.技术，我们发现和分析了胚胎干细胞多能性调控蛋白Nanog, Oct4和Sox2复合物相作的新lncRNAs，研究了这类lncRNA在胚胎干细胞多能性调控中的作用。我们发现Oct4和Sox2能直接结合并调控lnc1588的表达，敲低lnc1588会导致干细胞分化。另外，我们还发现了如Ogt、Dido1、Ash2l、Actl6a等新的多能性调控因子，阐析了它们独特的调控机制。对于端粒的功能，我们研究端粒体蛋白TIN2和TPP1在细胞端粒功能以及细胞代谢中的作用，发现TIN2不仅仅调节端粒功能，还受TPP1的调节进而调控线粒体相关的代谢过程。而TPP1在细胞周期过程中，通过特定位点的磷酸化调节与端粒酶的作用，进而控制端粒长度。最后，我们重点研究了与端粒酶RNA亚基Terc和端粒长非编码RNA TERRA的调控相关的端粒蛋白DAXX，DAXX在胚胎干细胞能特异定位在端粒上，DAXX能通过影响TERC运输到端粒从而影响端粒的功能。此外DAXX在胚胎干细胞基因组DNA去甲基化时可以与SUV39H1有相互作用，从而调节H3K9me3修饰在端粒区的富集，抑制TERRA的转录，从而调节端粒长度，防止端粒的异常延伸。DAXX、TPP1、TOE1和FAM118B参与端粒酶组装过程。