Pre-mRNA 3’末端加工复合体在胚胎干细胞全能性维持中的功能研究

How the Embroynic Stem Cells (ESC) maintain the ability of self-renewal is a long-standing question, current understanding is largely restricted to gene regulation at transcription level, while recent studies have shown that post-transcriptional gene regulation may play more important role than previously appreciated. In 2014, we reported Fip1, a component of pre-mRNA 3' processing complex, promotes ESC self-renewal by regulating a large number of mRNA APA (alternative polyadenylation), the results demonstrate the importance of post-transcriptional gene regulation especially APA regulation in stem cell function. As follow-up studies, this project will systematically analyze the mechanism and functional significance of other essential pre-mRNA 3' processing factors in regulating ESC self-renewal. Successful completion of the proposed study will provide novel and significant insight into the emerging post-transcriptional gene regulation especially mRNA 3'end processing and APA regulation in stem cell and animal development.

除了DNA转录水平的调控，胚胎干细胞全能性的转录后调控近年来引起广泛关注。我们在2014年报道发现pre-mRNA3'末端加工复合体中的一个蛋白Fip1通过调控众多mRNA在不同3'末端位点加polyA尾巴（alternative polyadenylation，APA)而参与胚胎干细胞全能性维持，首次强调mRNA3'末端加工和APA调控这一重要的基因转录后调控机制在干细胞中的功能。在此基础上，本项目将系统研究pre-mRNA3'末端加工复合体中的其它核心蛋白在胚胎干细胞全能性维持中的功能以及机制，进一步探索挖掘mRNA3'末端加工和APA这一转录后调控机制在高级复杂生物体的发育分化中所扮演的重要作用。

除了DNA转录水平的调控，胚胎干细胞全能性的转录后调控近年来引起广泛关注。我们在2014年报道发现pre-mRNA3'末端加工复合体中的一个蛋白Fip1通过调控众多mRNA在不同3'末端位点加polyA尾巴（alternative polyadenylation，APA)而参与胚胎干细胞全能性维持，首次强调mRNA3'末端加工和APA调控这一重要的基因转录后调控机制在干细胞中的功能。在此背景上，本项目前期计划系统研究pre-mRNA3'末端加工复合体中的其它核心蛋白在胚胎干细胞全能性维持中的功能以及机制，进一步探索挖掘mRNA3'末端加工和APA这一转录后调控机制在高级复杂生物体的发育分化中所扮演的重要作用。.在项目执行过程中，发现mRNA 3' 末端加工复合体与部分snoRNA直接相互作用，这引出更加有意思的科学问题，即snoRNA能否直接参与mRNA3‘末端加工的调控而参与细胞活动。因此在项目执行的过程中，我们分两部分，第一部分集中snoRNA在mRNA3'末端加工调控的新机制，第二部分依据原计划执行，敲除或敲降mRNA3'末端加工复合体蛋白，检测其对胚胎干细胞增殖和分化的影响。围绕第一部分的研究结果发现，SNORD50A作为新发现的mRNA3'末端加工调控的非编码RNA，可以通过与Fip1结合而负调控此过程。这一发现总结的论文发表于国际著名期刊《Nucleic Acids Research》，且被期刊评为突破性论文(Breakthrough Ariticle), 项目负责人为最后通讯作者。此外还应邀在国际期刊《RNA Biology》撰写point-of-view Article。第二部分的研究结果发现，在小鼠胚胎干细胞中，敲除CFIm25影响了其分化能力，而降低mRNA3'末端加工复合体的其它蛋白（Fip1除外），并未对其增殖分化能力产生影响。但项目执行末期，国外已有与此课题直接相关的结果发表在《Cell》杂志上，因此从创新性角度来说，继续在小鼠胚胎干细胞中执行此项目意义不大。因此我们近期转向人胚胎干细胞中CFIm25的研究，初步结果和小鼠胚胎干细胞中表现出不一样的表型，有望在近期总结成文。.总体而言，该项目的实施增加了我们对mRNA3'末端加工这一转录后过程调控以及胚胎干细胞增殖分化过程调控的理解，对基础科学的发展起到一定的推动作用。