RBM4调控RNA选择性剪接的机制及其在肿瘤进展中的作用研究

In the human genome, more than 90% of all human genes undergo alternative splicing, which allows them to produce multiple splicing isoforms from a single gene locus, thus generating the protein diversity. However, dysregulation of alternative splicing is closely associated with different human diseases, including human cancer. Specifically, protein splicing factors play important roles in cancer progression. Our previous data showed that RBM4, a splicing factor, can inhibit alternative splicing, and is also involved in tumorigenesis. More importantly, there is no related report yet. Based on our preliminary results, we here propose to use the classic GFP reporter gene system, the engineered splicing factors, and the high throughput RNA-sequencing technology to systematically investigate how RBM4 regulates alternative splicing,to identify the functional domains of RBM4 in splicing regulation, and the protein domains of RBM4 in interacting with RNP complex. In addition, we will apply various experimental approaches to validate these findings, thus to reveal the splicing regulation mechanisms of RBM4. Furemore, we will study how RBM4 affects tumor progression through splicing regulation. Collectively, this study will uncover a novel field of RBM4, help us better understand the RNA splicing regulation networks. Additionally, it will provide more molecular basis to study splicing dysregulation and cancer. Therefore, this study have both therotical and technical novelty.

人类基因发生RNA选择性剪接产生蛋白质的多样性。剪接异常可导致肿瘤，而剪接因子与肿瘤关系尤为密切。我们研究显示剪接因子RBM4能够抑制剪接，并参与调控肿瘤进展过程。本研究拟从前期工作基础出发，采用本实验室经典的GFP报告基因系统（Nat Struct Mol Biol, 2012 & 2013），人工合成剪接因子技术（Nature Methods, 2009）和高通量的RNA-Seq技术系统性研究RBM4调控剪接的类型；鉴定其功能结构域及与RNP复合体相互作用的蛋白结构域，并通过多种分子生物学手段进行验证，以期揭示RBM4调控选择性剪接的机制。在此基础上，本研究还将探讨RBM4通过调控选择性剪接而影响肿瘤进展的生物学功能和分子机制。本研究的顺利实施将为RBM4的研究开辟一个崭新的领域，进一步完善RNA选择性剪接调控的分子网络，并将为人们更好地研究选择性剪接调控与肿瘤提供更加充分的分子基础。

根据文献报道，人类90%以上的基因都可以发生RNA可变剪接，并进一步产生蛋白质的多样性，所以RNA可变剪接发生异常与肿瘤的发生发展密切相关。本研究提出探讨剪接因子RBM4通过调控肿瘤中发生的RNA可变剪接事件，以达到抑制肿瘤进展的分子机制研究。.首先，我们确定了RBM4能够调控多种不同类型的RNA可变剪接事件。接下来我们利用人工合成特异性剪接因子的方法研究了RBM4调控可变剪接的功能结构域，并且发现RBM4的氮端和碳端都具有调控剪接的功能。我们随后通过RNA-seq实验，证明了RBM4能够调控多个肿瘤相关基因的可变剪接，尤其是RBM4调控在凋亡中具有重要功能的Bcl-x基因的可变剪接。我们通过实验发现，RBM4能够在一系列肿瘤细胞中抑制肿瘤细胞的增殖和迁移，提示RBM4能够阻遏肿瘤进展。而其作用机制之一则是通过调控Bcl-x的剪接使其促进肿瘤细胞凋亡的剪接本Bcl-xS显著增加，进而引起肿瘤细胞凋亡。此外，我们还发现RBM4拮抗癌性剪接因子SRSF1的功能抑制肿瘤进展的分子机制。我们还对临床样本中RBM4的表达水平进行了检测，发现RBM4在肺癌标本中表达量下降并与患者生存期呈正相关。.其次，我们还进一步研究了在肿瘤中剪接因子RBM4调控在Hippo-YAP信号通路中具有重要功能的TEAD4基因的RNA可变剪接的作用。我们发现TEAD4的两种剪接本在肿瘤进展中具有相反的功能，其中TEAD4-s可以抑制肿瘤细胞增殖和EMT，而RBM4通过调控TEAD4的剪接，可以促进其TEAD4-s剪接本的增加，从而阻遏肿瘤进展。我们实验还表明其表达量与肿瘤患者生存期呈正相关。.我们还发现在肿瘤放疗和化疗过程中发挥重要功能的RNA可变剪接事件和蛋白剪接因子，并进一步探讨了其功能。同时，我们还研究了在肿瘤中具有重要功能的通过反向剪接形成的环状RNA的生成及调控机制，尤其是通过反向剪接生成的环状RNA的分子机制。.通过本项目的资助与研究，我们已经在《Nature Communications》、《Cell Death & Diseases》、《EBioMedicine》、《RNA》等杂志发表4篇SCI论文，其中一篇影响因子>10；两篇影响因子>5，期间获得辽宁省科技进步二等奖和自然科学三等奖等。培养博士研究生3名，硕士研究生5名。