全面性尋找與分析癌化過程的RNA編輯及其調控機制

RNA 上的adenosine 被ADAR 基因家族轉換成 inosine (A-to-I)，是人類最常見的RNA 編輯 (editing) 類型，逐漸被認為是調控RNA 功能以及產生蛋白質多樣性的分子機制。不同研究均顯示A-to-I 編輯 在人類疾病(例如：癌症和神經疾病) 扮演了相當的角色，有學者觀察到腫瘤與同組織的正常細胞有顯 著不同的A-to-I 編輯程度，此程度的改變與癌症發展和藥物敏感性相關，此外，比較不同癌症類型 的腫瘤後也發現到相異的編輯模式。雖然ADAR 基因家族的基因表達能解釋部分A-to-I 編輯程度的 變化，卻無法完全解釋所有的差異，顯示除了ADAR 基因家族，尚有未被發現的調控因子 。 先前我們分析數種癌症的A-to-I 編輯程度變化和其轉錄體，發現除了ADAR 基因家族，有幾個 和選擇性剪接(alternative splicing) 相關的蛋白質，其基因表現和編輯程度變化高度相關。此初步結果 顯示基因表現和編輯程度變化可以用來挖掘A-to-I 編輯的調控因子。隨著測序技術的快速發展，癌 症基因體圖譜(TCGA)收集了不同癌症類型其腫瘤及同組織的正常細胞的測序資料，提供了分析A-to- I 編輯位點、編輯頻率以及基因表現很好的機會，再加上人類蛋白質相互作用(PPIs)資料的持續擴增， 我們得以利用上述資源在系統層次上研究調控A-to-I 編輯的機制。 這個計劃的主要目的是分析癌症基因體圖譜資料中A-to-I 編輯的變化，建立一個整合A-to-I 編 輯變化、基因表現資料和蛋白質相互作用的網絡分析，並且發掘A-to-I 編輯的調控機制，以及其在 癌症發展所扮演的角色。 本計劃的具體目標如下： (1) 分析癌症基因體圖譜資料中A-to-I 編輯的變化。 利用癌症基因體圖譜資料中沒有被比對到人類基因體的片段，挖掘出現有方法未能找到的Ato- I 編輯位點以及編輯頻率。此分析將使得我們更全面性了解腫瘤及同組織的正常細胞間的編 輯程度差異，並可用來預測A-to-I 編輯的調控因子 。 (2) 挖掘影響多種或特定癌症之A-to-I 編輯的調控因子。 我們將比較腫瘤及同組織的正常細胞，比較不同癌症類型的腫瘤，以及比較不同組織的正常 細胞，透過分析編輯程度變化、基因表現和蛋白質相互作用的資料，預測編輯調控因子。 (3) 以實驗驗證調控因子的調控機制。 我們將使用RNA 干擾 (RNA interference)和超量表達(overexpression) 來進一步挖掘與驗證調控 因子。我們也將透過深度定序(deep sequencing)的方式，分析調控因子表現量的改變對編輯位 點和編輯頻率的影響，以了解其在癌症發展中所扮演的角色 通過本研究計劃，我們也許能夠以系統層次的方式，來闡明在癌症發展過程中調控A-to-I 編輯 的機制，這對於深入瞭解癌症生物學是相當重要的一步。此外，本計劃預計找到的調控因子具有相 當多的潛在應用和價值，他們可以成為致病機制來探討，診斷用的生物標記以及癌症治療的藥物標的。