特异解旋酶在G-四链体RNA介导的原癌基因表达调控中的作用及机制
批准号:
32071225
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
侯锡苗
依托单位:
学科分类:
分子生物物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
侯锡苗
中文摘要
G-四链体(G4)RNA是2014年科学家在人类细胞中证实存在的特殊核酸结构,其中5′-UTR G4参与了众多原癌基因的表达调控,已经成为治疗癌症的新靶标。细胞中有一类高度特异的解旋酶在5′-UTR G4调控的翻译过程中发挥关键作用,并在多种癌细胞内高表达,但目前大家对这些解旋酶的认识极为初步,许多重要问题亟待解决。本项目将选择其中的DHX9作为代表,首先在单分子水平研究DHX9与G4 RNA的动态相互作用,阐明其结合与解旋G4 RNA的分子机制;然后借助探针观察DHX9在细胞内对G4 RNA的解旋,并通过NRAS原癌基因进一步探索DHX9对5′-UTR G4介导的翻译过程的调节作用。此外,本项目将从干扰解旋酶与G4 RNA互作的新角度研究和评估G4 RNA配体。本项目将揭示解旋酶与G4 RNA互作对基因表达的具体调控机制,并为理解G4 RNA与癌症的深层关系和新型靶向药物开发提供依据。
英文摘要
G-quadruplexes (G4s) are non-canonical nucleic acid structures formed through the stacking of Hoogsteen hydrogen bonded G-tetrads in DNA or RNA molecules. The existence of G4 RNA in human cells was confirmed by scientists in 2014. The existence of stable G4 RNA in 5′-UTR is able to repress the protein translation; therefore, it has been well recognized as a new type of anticancer drug target. The folding and unfolding of G4 RNA are precisely regulated by specialized helicases in cells, including the DEAH-Box family helicase DHX9. DHX9 is overexpressed in several types of cancer, and is also a potential therapeutic target. This project is originated from the perspective of interaction between DHX9 and G4 RNA. We will first study the dynamic interaction between DHX9 and G4 RNA at the single-molecular level, and reveal the molecular mechanism of DHX9 binding and unfolding G4 RNA. On this basis, we will further use G4 RNA probe to detect the DHX9-mediated G4 RNA unfolding directly in cells, and further explore the regulatory function of DHX9 in the 5′-UTR G4 mediated NRAS gene translation. In addition, we will also study and evaluate G4 RNA ligands from the perspective of interfering with the interaction between helicase and G4 RNA. This project will shed new light on our current understanding of the interaction between helicases and G4 RNA. This project may also provide new insights into the molecular basis of related diseases and developing new drugs.
本项目聚焦于G-四链体(G4),这是一种由富含鸟嘌呤的核酸序列形成的四链螺旋结构,对维持基因组稳定性至关重要。利用生物化学、结构生物学和单分子技术,我们深入探讨了ToPif1、DDX3X、Dbp2等解旋酶对G4 RNA和DNA的调控作用,特别是对G4 RNA的影响。研究结果表明,这些解旋酶通过特定的结构基础和分子机制调控G4 RNA结构的组装与解离,从而影响基因表达和细胞功能。项目还研究了多种特异解旋酶对G4互补序列形成的I-motif结构的调节作用,并在新冠疫情期间,聚焦于新冠病毒G4 RNA,探索了靶向G4 RNA及其蛋白互作组的抗病毒治疗新策略。同时,项目结合单分子技术和冷冻电镜技术,解析了T4连接酶在基因复制和修复过程中的动态作用机制。项目的主要成果包括:1) 揭示了ToPif1解旋酶介导G-四链体解聚的结构基础;2) 发现人DDX3X蛋白具有ATP依赖性解旋酶和ATP非依赖性核酸伴侣的双重功能;3) 阐明非结构化的N-,C-末端对DDX5/Dbp2 RNA解旋酶活性的关键作用;4) 展示了多个解旋酶在非ATP依赖模式下对I-motif构象动力学的重塑作用;5) 提出靶向G4 RNA和蛋白互作组的抗病毒治疗新策略;6) 揭示了T4连接酶催化修复不同弯曲角度缺口DNA的四种平行途径。这些成果不仅加深了我们对核酸代谢和基因表达分子机制的理解,也为核酸生物学过程提供了新的视角。在癌症研究领域,G4与解旋酶的异常功能被认为是基因组不稳定性和肿瘤基因调控的关键因素。本研究为开发针对G4 RNA-解旋酶相互作用的抗癌药物提供了理论基础和潜在靶点,同时为基因编辑和精准医疗领域提供了重要的技术支持。总体而言,本项目通过跨学科研究,揭示了G4 RNA与解旋酶相互作用在核酸代谢中的核心作用,为癌症和病毒相关疾病的治疗提供了新的思路和方法。
G-四链体/nucleolin相分离在神经退行性疾病中的调控机制与功能
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批准号:32571440
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项目类别:面上项目
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资助金额:51.00万元
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批准年份:2025
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负责人:侯锡苗
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依托单位:
用单分子方法研究G-四链体DNA结构稳定性和解旋机制
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批准号:11304252
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2013
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负责人:侯锡苗
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依托单位:
国内基金
海外基金