利用酵母菌进行位于3’UTR的mRNA 调控子的筛选和作用机理研究

Short RNA sequences can serve as key mRNA regulatory signals （e.g. the polyadenylation signal and localization signal）in the stabilization, localization and translation of mRNA. These signals can be recognized by RNA binding proteins, through their intricate interaction networks with cellular apparatus, to form higher order messenger ribonucleoprotein particles (mRNP) and to ensure the quantity, quality and the status of the cellular mRNA are under control. Recent studies showed that large numbers of eukaryotic mRNAs carry extended 3’UTR, on which, other than the well studied signals, exists large numbers of unknown functional sites. We hypothesize that these signals likely possess similar characteristics to these known ones: 1) they are likely short in length (<50nt); 2) serves as protein binding site and 3) may form stable tertiary structure. Building on this hypothesis, this proposal will first carry out a 50nt random screen using S. cerevisiae to identify new potential functional sequences in the 3’UTR and then will use a bioinformatic approach to predict their function which is followed by experimental tests. This project can dramatically increase our general knowledge of the RNA signal within the 3’UTR of mRNA and expand our understanding on their cellular functions.

小RNA片段（如多腺苷酸化信号﹑mRNA 定位信号等）可以作为调控信号在mRNA的稳定性，细胞内定位及翻译等过程中起关键作用。这些信号被RNA结合蛋白识别，可以与mRNA形成较稳定的mRNP，并与细胞内的转运和翻译等功能蛋白﹑复合体或细胞器相作用，使mRNA的分布、数量及状态被准确调控。近年研究表明，大量真核细胞的mRNA通常存在较长的3’UTR区域；除去已知的信号，其间隐藏大量的未知功能片段，急待被发现和深入研究。我们猜测这些信号可能具有与已知信号类似的特点: 1）长度较短 (<50nt)；2）作为调控蛋白的结合位点；3）部分有较稳定的三级结构。本项目拟在此假设基础上，利用酵母菌S. cerevisiae对长度50nt的随机序列进行筛选，寻找尚未认知的功能片段，并通过生信分析选取有意义的序列展开进一步的实验分析。该研究将更全面地了解mRNA 3’UTR上可能存在的调控子及其工作机制。

3'非翻译区（3' UTR）是mRNA的非编码部分，它最为熟知的功能包括通过调节mRNA的稳定性、翻译和定位来决定mRNA的命运。在人类基因组中，3'UTR的平均长度远大于5'UTR的平均长度，从这个角度来讲也就表明在3' UTR可能存在更多的与反式作用因子相结合的功能性序列或者结构元件。在过去的研究中，虽然位于3'UTR中的很多功能元件已经被鉴定出来，如富含AU的元件（ARE）、铁应答元件（IRE）、翻译增强活性元件（TEA），但是在3'UTR中很可能是否还存在大量未知的功能序列仍不清楚。近些年，人们也越来越多的关注3'UTR介导的一些新的调控机制及其与疾病相关联的作用。在本项目中，我们希望利用酿酒酵母对50nt的随机序列进行高通量的筛选实验，期望在3'UTR内发现新的潜在功能序列，然后通过生物信息学方法与生化实验相结合，对筛选出来的序列进行分析，并对其机制展开研究发现新的，特别是与疾病相关的功能原件。