陈玲玲研究员做客水木清华生命科学讲座讲述“非编码RNA的加工和功能研究”
2020年11月12日下午，中国科学院上海生命科学研究院陈玲玲研究员做客“水木清华生命科学讲座”，为师生做了题为“Lncing RNA Processing and Function”的学术报告。报告在清华大学生命科学馆143举行，由生命中心PI沈晓骅主持。
图为陈老师讲座现场
陈玲玲老师首先给大家介绍了她早年发现并开始研究lncRNA的历程，通过non-polyA RNA测序，他们打开了基因组暗物质的大门，发现了一系列不含有PolyA尾巴，不编码蛋白，但在细胞中起到重要调控作用的snoRNA，circRNA等。lncRNA在生命活动的各个方面，包括基因表达调控，染色质结构等，承担着组织者，招募者等多方面的功能。为了研究这些RNA分子，陈老师实验室发展了高分辨率的RNA成像技术，CRISPR-Cas13的RNA tagging技术。
陈老师分享的课题主要是关于环型RNA（circRNA）的研究。环型RNA通过远端内含子中的互补序列配对并对外显子back-splicing的方式产生，主要分布在细胞质中，可以被专门的RNase L剪切。正是由于这种特殊的产生机制，不仅使得单一的基因可以产生多种多样的circRNA，也使得对circRNA表达的敲除和操控变得很困难。为了研究影响circRNA产生的因子，陈老师课题组发展了一套DOX诱导的siRNA筛选系统，当circRNA产生时，细胞会转录翻译出完整的egfp和mcherry信号，通过筛选和后续研究，发现并提示了circRNA通过与NF90/NF110的竞争性结合在抗病毒免疫过程中发挥重要功能作用。
circRNA的生成非常缓慢但十分稳定，而在poly(I:C) （双链RNA类似物，模拟病毒感染）刺激下激活的核酸内切酶RNase L又可以很快的降解总体的circRNA。这些特性都暗示着circRNA在病毒感染的先天免疫中发挥重要功能。陈老师课题组发现34个circRNA，其中26个具有分子内16-26bp的茎环结构，而16-33bp的dsRNA可以抑制PKR的激活。体外磷酸化实验证明circRNA和33bp的dsRNA都可以抑制PKR激活，而这依赖于circRNA的结构而不是序列。这说明circRNA可能是内源的PKR抑制剂。而体内的过表达实验的确证明了circRNA可以在细胞内抑制PKR的激活。在系统性红斑狼疮患者的外周血单核细胞（PBMC）中表达circRNA同样起到了类似的功能。这一工作不仅证明了环形RNA在天然免疫中的重要功能，而且为自身免疫病的发病机制及未来的干预治疗提出了新的思路与潜在靶点。不仅如此，陈老师为了更好的标记lncRNAs，筛选了最高效的RfxCas13d并发展了CRISPR-Cas13技术用于标记back spliced的circRNAs。
接下来陈老师用另一个有趣的研究来讲解了RNA加工和功能之间的联系。陈老师先通过snoRNA的例子，讲解了小鼠和人之间同样的snoRNA基因却由于物种差别可以产生不同结构的snoRNA。在小鼠中敲除snoRNA116却无法完全模拟人类缺失snoRNA116产生小胖威利综合征的表型，这预示着对RNA不同的加工过程可能会给lncRNA带来不一样的功能。然后陈玲玲老师向大家介绍了lncRNA不同层次上的保守性，从序列，结构到加工和功能，这些不仅是研究lncRNA的挑战，同样是研究的机遇。陈老师实验室发现hFAST作为一个对人胚胎干细胞（hESC）多能性十分重要的lncRNA，在hESC中更多定位在细胞质中，而在鼠胚胎干细胞（mESC）中更多的滞留在细胞核内。并且hFAST具有7个重要的repeat并且可以结合Wnt信号通路中的β-TrCP使得β-TrCP无法降解β-catenin维持了Wnt信号通路的激活。紧接着他们发现把mESC的mFAST在hESC中表达也会定位在细胞质中，这提示了在hESC或mESC内有一个反式作用的因子来影响FAST在细胞中的定位。他们通过分析预测和实验验证了PPIE蛋白高表达会抑制mFAST的剪接加工使其被滞留在核内。这一工作首次发现了非保守的RNA的加工和定位在对lncRNA发挥功能的过程中具有重要作用，从而提示了一种另一种全新维度的调控方式。
陈玲玲老师的讲座启发了同学们在科学研究中要用不同角度的思考和不同层次的技术手段来完成出色的科研工作。在陈老师报告结束后，不少同学踊跃提问发言，表达自己的观点看法，陈老师从lncRNA研究的不同角度给予了令同学满意的回答。
图为师生听讲现场
人物简介：
陈玲玲研究员在美国康涅狄格大学医学院获生物医学博士学位，同时获商学院工商管理学硕士学位。同年5月作为独立PI获得Connecticut Stem Cell Seed Award研究经费资助，受聘于康涅狄格大学干细胞学院从事博士后研究，并于2010年5月任助理教授。2011年1月回国任中科院生化与细胞所研究员。她的研究关注于发掘鉴定新类型lncRNA分子，研究lncRNA分子在基因表达调控中的作用机制，和维持调控亚细胞结构中的功能。同时研究lncRNA对人源胚胎干细胞的命运决定的调控。陈玲玲教授目前担任Cell、Trends Biochemical Sci、Genome Biol等十余个国际期刊编委；美国冷泉港实验室非编码RNA会议、国际RNA协会年会等大会主席。2017年入选为霍华德·休斯医学院研究所(HHMI)国际研究员、国家杰出青年科学基金。2020年获科学探索奖。
