清華大學戚益軍教授Plant Cell發表miRNA成果
日期:2016-09-30 08:58:15
來自清華大學的研究人員在新研究中證實,在擬南芥中TRN1通過促進miRNAs 與AGO1的結合而正向調節miRNA的活性,并且揭示了兩個輸入蛋白家族β蛋白在miRNA裝載中的對立作用。這一研究發現發表在9月23日的《Plant Cell》雜志上。
本文通訊作者戚益軍博士是清華大學生命科學學院教授、長江學者、國家杰出青年基金獲得者,在RNA干涉方面的研究居國際領先水平。近年的研究在國際頂級雜志CELL/Nature/Mol Cell/Gen&Dev/Plant Cell等發表多篇研究論文。
MicroRNA(miRNA)是一類21到24個核苷酸的小RNA(sRNAs),在真核生物中調節著各種各樣的生物學過程。通過與靶mRNAs堿基配對,miRNAs介導mRNA斷裂,促進mRNA降解和/或轉錄抑制,從而下調它們的表達。在擬南芥中,miRNA位點被RNA聚合酶II(Pol II)轉錄成初級miRNA轉錄本(pri-miRNAs),這通過DICER-LIKE1(DCL1)被共轉錄成miRNA/miRNA雙鏈體。在加工之后,miRNA/miRNA雙鏈體被主要裝載入ARGONAUTE1 (AGO1)。MiRNA雙鏈體的隨從鏈被選擇性地置換,而引導鏈則仍與AGO1連接,以形成miRNA-誘導的沉默復合體(miRISC)的核心。在堿基互補的引導下,miRISC被引導到其靶mRNA,從而導致mRNA裂斷或轉錄抑制。
越來越多的證據表明,5’核苷酸的身份和sRNA雙鏈體的結構,以及來自上游生物合成機器的尚未確定的信號,共同引導sRNAs到AGOs的特異性運載。5’尿苷對于將大量miRNAs分揀到AGO1起著主要作用,而miRNA/miRNA雙鏈體結構也有助于一些miRNAs向AGO1或AGO2的裝載,AGO1或AGO2的PIWI結構域內的某些基序,似乎對于該結構的識別至關重要。
最近有研究顯示,一個新的輔助因子參與了miRNA裝載。采用煙草的研究發現,分子伴侶HSP90可促進miRNA是到AGO1的裝載。該研究小組此前確定了一個輸入蛋白β家族蛋白——EMA1,作為miRNA活性的一個正向調節因子。EMA1并不參與miRNA和AGO1的積聚或核/質分布,但是卻正向調節miRNA到AGO1的運載。在擬南芥中,輸入蛋白β家族包括17個成員。根據運輸方向,輸入蛋白β家族成員被分類為輸入蛋白和輸出蛋白。
在這項研究中,通過EMA1的一個抑制篩選,該研究小組將另一個輸入蛋白β蛋白——TRANSPORTIN1 (TRN1)確定為miRNA通路中的一個調節組分。TRN1的突變并不會降低miRNA的積累,但是它卻影響了miRNA的活性。研究人員發現,TRN1與AGO1相互作用。TRN1的貨物識別所必需的這三個保守的殘基如果發生突變,則可降低其與AGO1的相互作用,并損害其在調控miRNA活性中的功能。有趣的是,TRN1功能障礙并沒有改變miRNAs和AGO1的細胞質-細胞核分布,但是卻降低了與AGO1相關的miRNAs的數量。這些結果表明,TRN1可通過促進miRNAs與AGO1的結合而正向調節miRNA活性,并且還揭示了兩個輸入蛋白β家族蛋白在miRNA裝載中的對立作用。
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