基因组范围分析人类及小鼠的反式剪接

反式剪接作为一种新型的基因转录后调控机制，对丰富基因组的编码能力起着重要作用。然而，人们对哺乳动物反式剪接发生的基本认识还十分缺乏。该项研究不仅有助于丰富人们对基因潜能、基因与发育机制的新认识，而且有助于理解人类基因相关疾病发生分子机理，并为基因治疗新途径的开发奠定基础。据此，本研究拟采用现代基因组和转录组等技术，结合多种分子和细胞生物学及生物信息技术手段，基于我们建立的人类及小鼠反式剪接数据库资源，对反式剪接的发生特征、规律和机制进行详细的分析，并进行高通量的实验验证、表达分析和相应转录本的生物学功能研究，预期将获得对反式剪接在基因转录后调控机制及功能的突破性认识。

项目背景.真核生物mRNA前体一般都包括外显子和内含子序列，mRNA的成熟需要对前体mRNA进行内含子剪切和外显子拼接等加工步骤。当这种加工发生在不同mRNA前体分子的剪接称为反式剪接，这种剪接方式并不像顺式剪接那样常见，但是反式剪接因其重要的理论意义和应用价值，近年来逐步得到学术界广泛关注。本课题系统深入地开展了脊椎动物反式剪接的研究，对反式剪接发生规模、特征、机制及进化进行详细分析，并探索反式与顺式调控基因表达的作用和功能。该项研究为基因与发育机制的探索提供了新认识，有助于对基因调控及相关疾病发生机制的探索。利用反式剪接进行基因治疗也具有重要的实际意义。..主要研究内容.1. 系统分析脊椎动物基因组的反式剪接的特征；.2. 探索反式剪接的规律及进化；.3. 研究反式剪接的形成机制；.4. 分析反式剪接转录本表达、反式与顺式调控及其作用。..重要结果.1. 阐明了反式剪接的进化规律，提出从SL1,SL2到非SL的演化过程。.2. 提出反式剪接发生的五种可能机制;.3. 揭示了tRNA基因的形成机制及反式剪接在其形成中的作用;.4. 认识了剪接体的演化特征以及顺式和反式剪接能力;.5. Hi-C三维基因组分析展示染色体间的互作;.6. 反式因子GATA1和MYBL2调控 VDAC2在卵巢中表达，并揭示了MYBL2/VDAC2/BECN1/BCL2L1分子通路调控自噬的功能;.7. 发现反式因子Oct1通过新增强子调控Tctp基因表达;.8. 论文发表情况. 研究成果发表在以下国际SCI刊物：Mol.Biol.Evol.(2013), Biochem. J. (2013), Mol.Biol.Evol.(2014), Autophagy (2015), Genome Biol.Evol. (2015, revised) ,另有一篇关于剪接体方面论文在写作中。..关键数据及其科学意义.1. 脊椎动物反式剪接的特征、规律及形成机制等关键资料的获得，为基因编码新能力和调控的认识奠定了基础，为相关研究提供了新途径。.2. 阐述了tRNA基因形成的分子遗传与进化机制。这一研究成果对于进一步理解新基因起源和形成机制提供了新途径。在医学领域，通过维护tRNA稳定性途径保护细胞功能也将具有重要意义。.3. 对反式与顺式调控的理解，丰富了对基因表达调控，特别是生殖发育调控的认识。