长链非编码RNA-HOTAIR的蛋白调控网络的构建及功能研究

Numerous long non-coding RNAs (lncRNAs) were found to play significant roles in cancer progression. LncRNA HOTAIR (HOX antisense intergenic RNA) is dys-regulated in various kinds of cancer cells, and HOTAIR expression level in primary tumours is a powerful predictor of eventual metastasis and death. The preliminary research revealed that HOTAIR can activate cancer invasion and metastasis by chromatin-remodeling. HOTAIR is highly structured, it can bridges together two different chromatin modifying complexes to target genes to coordinately alter the chromatin state and enforce gene silencing. A full understanding of the role of HOTAIR in the gene regulation network during the cancer invasion and metastasis is essential but still far beyond completion. A functional proteomic strategy will be employed to elucidate the role of HOTAIR in cancer progression. Firstly, quantitative proteomics combined with HOTAIR knockdown, and RNA pull-down followed by mass spectrometry analysis, will be performed to systematically discover proteins that are interacted with HOTAIR or regulated by HOTAIR. Then a HOTAIR-protein interaction network will be constructed, in which we will dig out the key factors that related to the cancer progression. Intensive functional studies about these protein will be carry out to fully understand the mechanism of the regulating role HOTAIR in cancer.

长链非编码RNA(lncRNA)是一种转录本长度超过200个核苷酸的RNA,具有复杂的生物学功能.HOTAIR (HOX antisense intergenic RNA)是一种在多种类型的肿瘤中异常表达的lncRNA,在肿瘤的发生发展中起着重要作用.而关于HOTAIR的相互作用蛋白及其调控机制，以及HOTAIR 如何实现或者通过与其相关联蛋白的相互作用实现其生理功能等，都有待深入研究.本项目采用功能蛋白质组学的研究策略，通过抑制HOTAIR的表达并结合定量蛋白组学以及RNA pull-down等技术手段,发现HOTAIR的相互作用蛋白以及受HOTAIR调控的功能蛋白分子，构建HOTAIR的相互作用蛋白网络, 并对网络中关键的蛋白分子进行深入的功能研究，达到全面、系统地理解HOTAIR的功能和调节机制以及在肿瘤发生和发展中的作用的目的.本项目的实施将为lncRNA的研究提供新的思路和策略.

长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)是长度大于 200 个核苷酸的非编码RNA。LncRNA已被报道参了多种生物过程如表观遗传调控、细胞周期调控、肿瘤发生和转移等。通过研究lncRNA的生物学功能及其在疾病中的调控机制，能够更加全面深入地理解疾病发生的分子机理，并有望发现新的疾病诊断标志物以及治疗靶点，是目前生命科学领域的研究热点。HOTAIR是一种与人类肿瘤发生密切相关的长链非编码RNA，可以在多个层面调控基因的表达。.本项目采用基于生物质谱分析的体内标记定量蛋白质组学技术，构建了HOTAIR的蛋白调控网络，深入的功能研究结果表明，HOTAIR可以通过上调一种关键的细胞骨架蛋白—vimentin (VIM)的表达来调控肿瘤细胞的迁移和侵袭.抑制HOTAIR的表达还会导致线粒体的功能紊乱以及超微结构的变化，提示HOTAIR的正常表达在维持癌细胞线粒体功能方面也起着重要作用.通过整合定量蛋白质组学和功能研究的结果，提出了HOTAIR调控肿瘤细胞迁移和侵袭的分子机制模型..在以上工作基础上，我们发现HOTAIR在肝癌组织和细胞中呈现异常高表达。但其在肝癌中的作用机制尚不明确。我们通过转录组和定量蛋白质组学的整合研究系统地揭示了HOTAIR在肝癌细胞中的调控作用。结果表明，在敲低HOTAIR在肝癌细胞中的表达后，共有673个转录本和293个蛋白发生了差异表达。生物信息学分析表明差异表达的基因和蛋白参与了多种重要的生物学过程，尤其是癌症相关的信号通路。我们利用Western Blot技术以及基于质谱的平行反应监测技术（parallel reactionmonitoring, PRM)分别对多个随机挑选的HOTAIR下游调控蛋白进行了验证，充分验证了定量蛋白质组学数据的可靠性。结合生物信息学的分析结果，表明HOTAIR对肝癌细胞增殖的促进作用可以通过调控阿片生长因子受体（Opioid growthfactor receptor, OGFr)的表达来实现。.以上系列研究成果揭示了非编码RNA的新的分子作用机制, 同时表明定量蛋白质组学技术是系统研究非编码RNA的蛋白调控网络和功能靶标的高效且可靠的方法，可以从动态和整体的角度阐明细胞或生物体非编码RNA的蛋白调控网络和分子作用机制，是非编码RNA功能研究不可或缺的重要工具。