细胞重编程中非编码RNA与蛋白质相互作用的动态性质研究

项目名称： 细胞重编程中非编码RNA与蛋白质相互作用的动态性质研究

项目编号： No.91219103

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2013

项目学科： 遗传学与生物信息学、细胞生物学

项目作者： 娄继忠

作者单位： 中国科学院生物物理研究所

项目金额： 100万元

中文摘要： 越来越多的研究表明非编码RNA在细胞编程和重编程以及表观遗传中起着非常重要的作用，这些作用主要是通过它们与蛋白质或其他核酸之间高度动态的相互作用来实现的。目前对非编码RNA，特别是调控细胞重编程过程的非编码RNA的动态特性还不是十分了解。本项目以Lin28和Let-7 miRNA的相互作用为研究对象，探索结合分子动力学和单分子操纵研究非编码RNA动态性质的方案。Lin28是把人成纤维细胞重编程为多能干细胞的四个因子之一. 它特异地与Let-7 miRNA前前体或前体结合使其不能被加工成熟，以阻断其对其他干性因子mRNA的抑制作用。根据Lin28/Let-7的复合体结构，我们提出了二者结合过程的动态模型，并得到初步的分子动力学模拟支持. 本项目中将对二者的相互作用进行更深入的研究以系统验证模型的正确性。本项目发展的方法可以用于细胞重编程中非编码RNA参与的更复杂相互作用的动态特性的研究。

中文关键词： 非编码RNA-蛋白质相互作用；分子动力学模拟；单分子力谱；基因沉默；基因编辑

英文摘要： A lot of studies confirmed that non-coding RNAs play very important roles in cell programming, reprogramming and epigenetics, and non-coding RNAs fulfill those functions through the dynamical interaction with proteins, DNAs or other non-coding RNAs. It is still not very clear how the dynamics of non-coding RNA affect its regulation on cell reprogramming. In the application, we use the interaction of Lin28 and Let-7 miRNA as an example to develop novel methods and strategies to study the dynamics of non-coding RNA, which combine the usage of molecular dynamics simulations and single-molecule manipulation techniques. Lin28 is one of the four factors to reprogram adult human fibroblasts to induced pluripotent stem cells. It can bind specifically to the pri- or pre- forms of Let-7 miRNA, which block their processing into mature miRNAs, thereby inhibit the repression of several genes involved in the maintaining of the pluripotency of stem cells. Based on newly solved Lin28/Let-7 complex structures, we proposed a model to describe the dynamic binding process of the two molecules, and the model has been supported by our preliminary molecular dynamics simulations. In this application, we plan to perform systematic studies to test our model and the method developed can be used to study more complex processes in cell rep

英文关键词： protein-ncRNA interaction；molecular dynamics simulations；single-molecule force spectroscopy；genet silencing；gene editing