项目简介：   本项目属于生物学科，RNA组学领域。

SnoRNAs（Small Nucleolar RNAs）是位于细胞核仁中一类小分子非编码RNA,在rRNA生物合成中起着重要作用。由于非编码RNA没有读码框架，如何在真核生物中系统地发掘新的snoRNA并阐明其结构与功能，是RNA分子生物学的一个难题。

本项目旨在解决这一问题，建立了一系列创新性的RNA组学技术体系，包括高效加A尾技术和靶向引物介导的定向克隆技术和比较基因组学与智能模式识别相结合的计算机方法，在人、果蝇和植物等多种真核模式生物基因组中发现和鉴定891个新的小分子非编码RNA，主要包括指导rRNA和snRNA转录后甲基化和假尿嘧啶修饰的向导(guide)snoRNA以及一批功能未定的孤儿(orphan) snoRNA，代表了我国在非编码RNA大规模分析和基因组注释这一科学前沿取得的突破。

在系统分析真核模式生物snoRNA结构和基因定位的基础上，发现了3种新的基因组织，即"内含子snoRNA基因簇"、独立转录snoRNA基因簇以及内含子和外显子同时编码snoRNA的基因簇。提出"内含子snoRNA基因簇"的新概念，突破国际上一个内含子仅编码一个snoRNA的传统观念，揭示了小分子非编码RNA基因结构的特殊性和表达方式的多样性。

采用酵母分子遗传体系，揭示出RNA内切酶 III和RNA外切酶Rat1P参与snoRNA基因簇的转录后加工过程，首次阐明了多顺反子snoRNA的表达机制。通过该体系进一步研究了snoRNA与snRNA的相互作用，发现和证明了snoRNA通过对U6 snRNA甲基化修饰调控mRNA前体剪接效率的新功能。

以上成果对阐明核糖体生物合成中的RNA调控和非编码RNA基因的起源及功能进化具有重要的科学意义。项目主要成果以1篇专著论文和27篇SCI收录论文在国内外重要学术杂志上发表，总影响因子104点，单篇影响因子超过5.0的论文12篇，相关论文被Science、Nature、Molecular Cell、EMBO J、PNAS等杂志他引200次。与国际RNA专家共同撰写2篇snoRNA研究综述，对snoRNA基因组织、表达机制和功能进化等内容作了评论和总结。

主要发现点：  1.建立了一系列创新性的RNA组学技术体系，包括高效加A尾技术和靶向引物介导的定向克隆技术和比较基因组学与智能模式识别相结合的计算机方法。采用高效加A尾技术替代加C尾提高了RNA分子的加尾效率，并加入靶向引物锚定snoRNA 3末端保守元件新技术，增强了snoRNA克隆的专一性和效率。本项目首次将该方法应用于snoRNA和miRNA的克隆，该方法已成为小分子RNA实验鉴定的主要方法之一（论文1）。本项目所建立的计算机方法，是根据两类snoRNA分子中的结构特征和基因家族的保守元件开发出snoRNA基因识别的新的软件包。与国际上采用的snoscan软件相比，该软件在snoRNA保守元件识别的基础上加入了比较基因组学的算法和对基因簇的搜索，因此更加适合在高等生物基因组中大规模地发现和鉴定snoRNA基因和基因簇（论文2，3）。（生物小分子的结构和功能1803730）

2. 在人、果蝇和植物等多种真核模式生物基因组中发现和鉴定891个新的小分子非编码RNA，主要是指导rRNA和snRNA转录后修饰的snoRNA。完成了果蝇基因组两类snoRNA家族结构与功能的系统分析，鉴定出212个snoRNA，这些RNA指导了rRNA和snRNA上147个甲基化和假尿嘧啶修饰，揭示了果蝇基因组高效利用内含子编码snoRNA的特点以及果蝇较为完整的rRNA转录后修饰图谱（论文4）。首次对水稻全基因组进行的大规模的snoRNA基因的系统搜索，发现和鉴定346个snoRNA，揭示水稻snoRNA指导135个rRNA甲基化修饰的功能，发现水稻是目前已知的编码snoRNA最多的真核生物，snoRNA 与rRNA之间存在结构和功能的协同进化，表明snoRNA指导的rRNA修饰具有高度保守和重要性（论文3）。(生物小分子的结构和功能1803730)

3. 在系统分析真核模式生物snoRNA结构和基因定位的基础上，发现了3种新的基因组织，即"内含子snoRNA基因簇"、独立转录snoRNA基因簇以及内含子和外显子同时编码snoRNA的基因簇。提出"内含子snoRNA基因簇"的新概念，突破国际上一个内含子仅编码一个snoRNA的传统观念，揭示了在不同的真核生物中snoRNA基因结构的多样性（论文5，6）。进一步对果蝇snoRNA基因组织和表达方式的研究，发现了果蝇snoRNA表达的特殊性，即box C/D snoRNA 和box H/ACA snoRNA分别采用了dUHG 和内含子基因簇这两种完全不同的表达策略（论文7）。（生物小分子的结构和功能1803730）

4. 采用酵母分子遗传体系，阐明了酿酒酵母第1号snoRNA基因簇的功能及其表达新机制，即该基因簇在一个启动子控制下，转录出包含7个snoRNA的多顺反子前体；该前体由RNA内切酶 III和RNA外切酶Rat1P加工成熟，加工的识别信号存在于RNA前体的二级结构中。在该基因簇启动子中还发现与核糖体蛋白基因协同表达的RAP1或abf1p调控元件（论文8，9）。通过该体系进一步研究了snoRNA与snRNA的相互作用，发现和证明了snoRNA通过对U6 snRNA甲基化修饰调控mRNA前体剪接效率的新功能;同时还揭示了U6 snRNA前体在细胞中的运输和加工过程（论文10）。（生物小分子的结构和功能1803730）

主要完成人：  1.   屈良鹄   中山大学生物工程研究中心 屈良鹄,联系人 Tel(Fax):(020)84112399, E-mail:lsbrc04@zsu.edu.cn

全面负责项目，参与全部主要发现点，主要包括：计算机RNA组学研究；发现并鉴定120种新的snoRNA基因；在水稻基因组中发现和鉴别20种miRNA；首次发现酿酒酵母第1号snoRNA基因簇，研究其基因结构、功能及表达方式。本人在该研究中的工作量占本人工作量的80%。

2.   周惠  020-84036952 lsbrc04@zsu.edu.cn

参与全部主要发现点工作，主要负责实验RNA组学，鉴定大批新的snoRNA和水稻miRNA及其基因；构建酵母snoRNA功能研究平台；阐明了酿酒酵母第1号基因簇7个boxC/D snoRNA与粟酒裂殖酵母snoRNA新基因的结构与功能。本人在该研究中的工作量占本人工作量的90%。

3.   陈月琴 中山大学基因工程教育部重点实验室020-84112739     lsbrc16@zsu.edu.cn

参与主要发现点1、3、4，发现并鉴定一类能够修饰核小分子RNA的snoRNA新基因－Z30 snoRNA；在水稻基因组中发现和鉴别了20种miRNA；参与在拟南芥和水稻两种模式生物中发现大量的"内含子snoRNA基因簇"。本人在该研究中的工作量占本人工作量的60%。

10篇代表性论文：  1.   Identification of 20 microRNAs from Oryza sativa. / Nucleic Acids Research 32: 1688-1695.

2.   Identification of 10 novel snoRNA gene clusters from Arabidopsis thaliana. / Nucleic Acids Research 29: 1623-1630.

3.   The high diversity of snoRNAs in plants: identification and comparative study of 120 snoRNA genes from Oryza sativa. / Nucleic acids research 31: 2601-2613.

4.   Genome-wide analyses of two families of snoRNA genes from Drosophila melanogaster, demonstrating the extensive utilization of introns for coding of snoRNA. / RNA 11: 1303-1316.

5.   A novel gene organization: intronic snoRNA gene clusters from Oryza sativa. / Nucleic Acids Research 30: 3262-3272.

6.   Plant snoRNAs: functional evolution and new modes of gene expression. / Trends in Plant Science 8: 42-49.

7.   Different expression strategy: Multiple intronic gene clusters of box H/ACA snoRNA in Drosophila melanogaster. / Jouranl of Molecular Biology 341, 3: 669-683

8.   Seven novel methylation-guide snoRNAs are processed from a common polycistronic transcript by Rat1p and RNase III in yeast. / Molecular and Cellular Biology 19: 1144-1158.

9.   Nucleotide modifications of eukaryotic rRNAs: the world of small nucleolar RNA guides revisited. In: Carrett R A (ed.). / The ribosome: Structure, Function, Antibiotics and cellular interaction. ASM P

10.  The Schizosaccharomyces pombe mgU6-47 gene is required for 2 -O-methylation of U6 snRNA at A41. / Nucleic Acids Research 30: 894-902.