2011年工作简报
基因功能与调控教育部重点实验室现有科研人员26人，其中教授、博士生导师18人，副教授3人，讲师和博士后人员5人，全部拥有博士学位。其中，45岁以下人员占65.4％，46-55岁23.1％，56岁以上11.5％。实验室拥有国家杰出青年基金获得者3人、国家人事部“百千万人才工程”国家级人选1人、教育部新世纪优秀人才4人。
2011年实验室科研项目立项34项，其中“973”计划项目5项，国家自然科学基金项目重大研究计划1项，国家自然科学基金项目面上项目9项、国际合作交流项目1项，广东省自然科学基金重点项目1项、博士启动1项，博士点基金4项，博士后基金2项，广州市科技计划项目2项，高校基本科研业务费资助8项，合同经费总计2006.2万元。
2011年实验室资助了3个开放研究基金课题，分别是miR-30s对肾小管上皮细胞间质转化的调控机制研究、miRNA在多环芳香烃类化学物代谢转化中的功能、水稻等作物非生物抗逆相关miRNA基因资源及其功能研究。
2011年实验室共发表SCI收录论文34篇（署名单位标注了重点实验室），影响因子合计161.872，最高影响因子为10.885，引用次数31次。有2项发明专利获得授权，申请国家发明专利7项。邝栋明博士、郑利民教授（指导教师）的《髓系细胞在肿瘤进展过程中的作用及其潜在调控机制》入选“2011全国百篇优秀博士学位论文” (编号：2011073)。郑利民教授团队主持的国家基金委重点项目“肿瘤相关巨噬细胞介导免疫逃逸的机制研究” (批准号：30730086，资助额：150万元)在2011年12月结题汇报中被评为“优秀（A）”。
突出的研究成果介绍：
一、非编码RNA系统挖掘与调控网络研究
1、开发了高通量微RNA挖掘新算法及其靶标分析平台，实现在转录组水平鉴定微小RNA及其靶标。
为突破微RNA靶标的识别的技术瓶颈之一，本项目在国际上率先整合紫外交联与免疫共沉淀相偶联并辅以高通测序技术的CLIP-Seq（或HITS-CLIP）和mRNA降解组测序技术（Degradome-Seq）数据，开发了高通量微RNA靶标组分析平台starBase。通过挖掘和分析海量的高通量靶标实验数据，本课题组鉴定了1百万多个Ago蛋白结合簇和2百万个RNA序列降解簇。分别在动物和植物基因组中对这些簇进行靶标预测，构建了约40万和6万6千个微RNA与靶标的调控网络。并首次开发了基于CLIP-Seq和Degradome-Seq实验数据预测微RNA靶标的网页版服务器。该成果发表在《Nucleic Acids Res.》上。
针对目前尚无一个有效的计算机方法能实现基因组水平系统地注释非编码RNA，本课题组以微RNA为研究对象，用序列结构转移概率矩阵和拓扑对称转移概率矩阵来描述微RNA前体及结构的特征，并结合微RNA加工合成特征和其他相关特征建立模型,首次引入了一种组合性质的机器学习算法AdaBoost并结合SMOTE数据重采样算法来处理特征量化数据，建立了第一个能从不同生物基因组和大规模测序数据中预测微RNA的可视化软件包mirExplorer，突破了以往预测软件物种的限制性，提供了基于统计学意义的差异表达微RNA的挖掘，为微RNA预测模型的发展开拓了一个新的方向即由单一的决策算法向组合算法过渡，为建立普适性非编码RNA预测模型提供了重要参考。该研究成果发表在《RNA Biology》上。
2、在miRNA及其转录调控及信号传导研究方面取得重要进展。
首次在细胞中证明了Wnt/β-catenin-miR-372&373正反馈调控通路，研究表明β-catenin/LEF1通过直接结合于miR-371-373基因簇启动子激活miR-371-373表达，而miR-372&373反过来也能激活Wnt/β-catenin信号通路，并证明miR-372&373直接抑制DKK1等Wnt通路的拮抗因子而激活Wnt/β-catenin信号通路。进一步通过慢病毒过表达miR-372/373或抑制DKK1表达以后，发现能促进肿瘤细胞生长和侵袭，并揭示miR-372&373通过激活Wnt信号通路促进肿瘤发生。该成果发表在《Oncogene》上。
miRNA转录调控及在决定血细胞命运中的作用:在细胞和分子水平，采用微RNA芯片与染色体免疫共沉淀方法以及血细胞分化模型，阐明一批微RNA的时空特异性表达及功能所受到的遗传或表观遗传调控。主要结果如下：（1）筛选鉴定了一批在髓系和淋巴系祖细胞分化异常的微RNA分子，包括miR-125b、miR-100等进行研究，阐明了转录因子CDX2、GTATA等对miR-125b的转录起调控作用。证明了miR-125b和miR-100可通过影响下游靶蛋白包括CBFβ、RBSP3的表达，而这些靶蛋白进一步调控细胞因子pRB/E2F1复合体的形成或释放，从而控制造血过程髓性祖细胞向粒细胞或单核细胞的定向分化。miR-125b和miR-100表达的异常导致恶性血液疾病的发生。研究结果已分别发表在Oncogene 和JBC等杂志上。（2）采用高通量基因组分析方法，对恶性血液病病人miRNA和mRNA进行整合分析，提出了白血病复发与miRNA分子相关，而这些分子直接调控白血病干细胞维持与分化过程中的重要因子，包括 FOXO3, BMI1 and E2F1等等。同时研究了肿瘤耐药细胞miRNA的表达谱，发现miR-27a等一批miRNA与多药耐药耐药蛋白的关系，阐明了它们在恶性血液病复发中的作用。研究结果已分别发表在Hum Mol Genet 和J Mol Cell Med等杂志上。
3、国际合作获得重要成果。
本实验室伦照荣、屈良鹄教授和美国加州大学Ayala教授合作，开展非编码RNA起源与进化的研究。通过采用大规模测序和生物信息学分析等方法，在人畜病原体非洲锥虫中发现了大量假基因来源的siRNA，这些siRNA能够通过RNAi的方式抑制基因表达。在单细胞真核生物中发现假基因来源的siRNA及其基因表达调控功能为进一步研究假基因的功能以及小分子非编码RNA的起源进化的问题提供了重要的线索。该成果发表在《Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.》上，并被《Science》杂志作专题评论：“在古老的原生生物，以及小鼠与植物中的这些发现，表明假基因来源的siRNA参与调控基因表达在真核生物中普遍存在”，并应邀在《RNA Biology》发表关于假基因研究的综述文章。
本实验室与法国巴黎11大学Gautheret教授合作，建立并发展了单基因组内的比较基因组学方法，系统地大规模发掘植物非编码RNA。以水稻为研究模式，系统地从基因组数据中挖掘了1千万个局部相似序列的比对，通过新的聚类算法，将其中最为保守的部分归为1个多拷贝家族。从而，鉴定得到了122853个多拷贝家族。这一方法的灵敏度与玉米得到的结果一致。进而，得到了28个新的box H/ACA snoRNA基因，98个新的box C/D snoRNA基因与116个miRNA基因。研究论文已在《RNA》杂志上发表。
二、肝癌相关miRNA研究
细胞增殖、分化和死亡等重要生命活动调控异常是肿瘤等重大疾病发生发展的基础。本实验室庄诗美教授团队以中国尤其是华南地区高发的肝癌为重点研究模型，筛选和鉴定调控细胞增殖、分化、凋亡的基因（包括蛋白编码基因和非编码基因），深入研究其表达、功能及调控的信号通路，阐明非编码RNA在重大疾病发生发展中的作用。研究发现：肝癌中差异表达的miRNA不仅可通过抑制抗凋亡蛋白的表达促进肿瘤细胞的凋亡，还可抑制基质金属蛋白酶对胞外基质的降解而抑制肿瘤的侵袭、转移与血管生成，表明miRNA可通过多种不同的信号通路调控肿瘤细胞表型，提示miRNA具有成为更有效和简便的治疗靶点的潜力；同时，还发现miRNA家族与其宿主蛋白家族可通过协同作用阻止细胞周期进程，防止细胞异常增殖。研究结果阐明了肿瘤相关miRNA的重要作用及其机制，揭示了细胞周期调控新的分子机制，并为肝癌治疗提供了新的靶点，为肝癌发病风险预测及预后判断提供了新的分子标记物。在本年度，团队成员作为通讯作者或第一作者在Hepatology、Nucleic Acids Res和J Immunol等国际刊物发表研究论文32篇。同时，积极与国内外同行开展广泛的合作研究，并以共同作者身份在Cancer Cell，JBC，PNAS和J Hepatol等杂志发论文5篇。研究成果申请国家发明专利1项，并有1项专利获得授权。
三、肿瘤微环境对吞噬细胞的影响和机制研究
肿瘤是“种子”在适宜“土壤”中生长的结果。肝癌大多起源于有大量免疫细胞浸润的炎性组织；组织局部的免疫状态可显著影响肝癌的进展。因此，本实验室郑利民教授团队结合体外模型和临床样本分析，开展了“肿瘤微环境对吞噬细胞的影响和机制”的研究。发现：免疫细胞可在人实体瘤的不同区域呈现出独特的分布和功能；肿瘤微环境中多种免疫细胞精密协作，最终决定“免疫活化”是起着“抗肿瘤”还是“促肿瘤”作用。除了免疫抑制之外，肿瘤还会主动诱导 “免疫活化”来帮助进展。这些结果有助于我们以新的思路来探讨免疫编辑在肿瘤进展中的作用，并为将选择性调控炎症反应“内容”来重建或恢复其抗肿瘤功能作为新型临床干预手段奠定理论基础。相关结果已发表在J. Immunol.和J. Pathol.等知名期刊。
四、Mpl与hNUDC配体之间的相互关系研究
本实验室徐培林教授团队的前期研究已有种种迹象表明hNUDC是Mpl的新配体，而且与巨核细胞分化成熟密切相关，但前期的研究虽然在两者的相互结合方面作了一系列的研究，也证实两者之间具有结合位点，并且研究了外源hNUDC蛋白对靶细胞的功能作用，推断出hNUDC与内源Mpl之间的相互关系；但hNUDC对靶细胞的种种作用是否真是由于与靶细胞中内源Mpl之间的相互结合而诱发的呢？这些都没有直接的证据，为了取得更加直接的证据，确定两者的相互关系，本年度采用了RNA干扰技术，选择能内源表达Mpl蛋白的Dami细胞作为靶细胞，Dami巨核细胞可以通过相关药物的作用而发生增殖、成熟，如植物细胞分裂素，TPO等。抑制靶细胞中Mpl的表达，研究hNUDC对靶细胞的作用功能，从而研究Mpl与hNUDC配体之间的相互关系。
