Proc Natl Acad Sci U S A：光寿红组揭示反义核糖体小干扰RNA新功能，为小RNA领域开创新方向
2018-09-30 BioArt BioArt
核糖体RNA(rRNA)作为一类重要的非编码RNA，是细胞内含量最高的RNA组分，同时也是细胞内蛋白质翻译机器的主要组成成分。核糖体RNA的转录、加工与代谢是由一系列的极其复杂的生物化学反应所组成，同时还需要监控和调节系统，以共同维持细胞内核糖体RNA的稳态。
核糖体RNA(rRNA)作为一类重要的非编码RNA，是细胞内含量最高的RNA组分，同时也是细胞内蛋白质翻译机器的主要组成成分。核糖体RNA的转录、加工与代谢是由一系列的极其复杂的生物化学反应所组成，同时还需要监控和调节系统，以共同维持细胞内核糖体RNA的稳态。
然而，在几乎所有发表的RNA表达谱分析中，rRNA相关的序列往往被当成实验过程中的降解产物和垃圾序列被忽略掉，或者最先通过实验方法被去除掉。这一操作的合理性尚缺乏深入的思考。例如：针对rRNA的序列是否都是降解产物或垃圾序列尚不清楚。其表达是否受调控，通过什么样的方式被调控，这些序列是否和存在什么样的生物学功能，它们又通过什么样的方式来调控其它基因表达和介导生物学效应？以上这些问题在多细胞生物的研究中尚无深入探讨。
另外，细胞是怎样精确控制RNA质量和响应外界环境的，RNAi通路与小RNA产生本身是否存在负调控机制，都缺乏相关研究。特别是rRNA是否受到RNAi通路的调控，是怎样被调控的，还属于未被探索的领域。
中科大生科院光寿红教授研究组长期从事非编码小RNA的表达与加工相关研究工作，2017年该课题组在Nature Structural and Molecular Biology杂志上报道了线虫中核酸外切酶发生突变或者线虫受到外界环境胁迫之后，细胞内会大量生成反义核糖体小干扰RNA—risiRNA（antisense ribosomal siRNA， risiRNA）。
在上述研究基础之上，该课题组进一步利用正向遗传筛选和反向遗传筛选，发现了一系列新的risiRNA的抑制因子，并发现错误的核糖体RNA可以导致合成新的risiRNA。从而维持细胞内核糖体RNA的稳态，使生物体得以调节自身的生长发育速率以适应细胞内基因突变和环境的压力。相关工作以Erroneous ribosomal RNAs promote the generation of antisense ribosomal siRNA为题近日发表在PNAS杂志上。
最新的这项研究中主要有以下几个重要发现：
第一，risiRNA不是降解产物，而是RNA依赖的RNA聚合酶的合成产物，并具有调控pre-rRNA表达的功能。第二，risiRNA的表达可以响应外界环境胁迫，冷刺激或UV照射都可以造成risiRNA的富集，暗示其对生物体的胁迫响应具有重要意义。第三，通过高通量测序，生化及遗传杂交实验发现，risiRNA属于一类全新的内源性小干扰RNA， 其作用的分子机制是通过诱导细胞内Argonaute蛋白NRDE-3由细胞质转移至核仁中来抑制rRNA前体表达。第四，如果细胞内rRNA的剪切、加工、碱基修饰、或降解出现错误时，细胞都会因此产生risiRNA，来负反馈抑制pre-rRNA的表达，以避免错误的积累。
总的来说，本研究首先在多细胞真核生物秀丽线虫中发现了一类全新的小干扰RNA；其次研究指出在RNA表达谱分析中，rRNA相关序列必须认真考虑，而不能象以前那样被当成实验过程中的降解产物和垃圾序列被忽略掉，或者通过实验方法被去除掉，甚至许多以前的研究需要重新考虑数据的分析；第三，课题首次发现小干扰RNA可以在核仁中通过细胞核RNA干扰通路调控pre-rRNA的表达，揭示了一个新的小干扰RNA介导的rRNA表达和稳态调控机制；第四，实验中发现的线虫基因susi-1的突变在人类的珀尔曼综合症患者中也发生了相同位置氨基酸的突变，暗示risiRNA可能在人类疾病中起关键作用。这一系列的研究为核糖体RNA调控的研究提供了新的角度，同时也为小RNA领域开创了新的方向。
原始出处：
Zhu C, Yan Q, Weng C,et al.Erroneous ribosomal RNAs promote the generation of antisense ribosomal siRNA.Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Sep 17. pii: 201800974. doi: 10.1073/pnas.1800974115. [Epub ahead of print]
版权声明：
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料，版权均属于梅斯医学所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章，或“梅斯号”自媒体发布的文章，仅系出于传递更多信息之目的，本站仅负责审核内容合规，其内容不代表本站立场，本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
在此留言
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料，版权均属于梅斯医学所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章，或“梅斯号”自媒体发布的文章，仅系出于传递更多信息之目的，本站仅负责审核内容合规，其内容不代表本站立场，本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
在此留言
#ROC#
37
#Nat#
24
#ACA#
0
#ATL#
36
#新功能#
53
#创新#
33
#PRO#
29
#小RNA#
40