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          中國科大光壽紅課題組揭示核仁RNA干擾通路調控核糖體RNA水平的分子機制

          時間:2021-09-07 14:06:01 來源:中國科大新聞網

            近日,中國科學技術大學馮雪竹研究員和光壽紅教授課題組在Nucleic Acids Research期刊上發表了題為“Antisense ribosomal siRNAs inhibit RNA polymerase I-directed transcription in C. elegans”的文章。該研究以模式生物秀麗隱桿線蟲為模型,發現了核仁RNA干擾現象:即反義核糖體小干擾RNA(risiRNA)可以誘導NRDE復合物進入細胞核仁中,并結合核糖體RNA前體;通過抑制RNA聚合酶I的轉錄活性,進而調控核糖體RNA的合成水平,抑制錯誤核糖體RNA代謝的積累。


            siRNA是一類長度約為22個核苷酸長的非編碼小RNA,廣泛存在動植物中,在機體的生長發育、生殖遺傳和免疫防御等方面行使重要功能,也是優秀的藥物分子。光壽紅課題組多年來以秀麗隱桿線蟲為研究對象,通過正向和反向遺傳學篩選,鑒定了一系列抑制內源siRNA產生的SUSI因子,該類因子廣泛參與了細胞中核糖體RNA加工和降解的過程。當SUSI因子功能缺陷時,細胞內會積累錯誤加工的核糖體RNA片段,這些片段與RNA依賴的RNA聚合酶相互作用后,會進一步誘導risiRNA的生成。risiRNAs與核糖體RNA序列互補配對,通過激活細胞核RNA干擾通路,進而調控核糖體RNA水平。


            在本研究中,課題組通過遺傳學篩選克隆了一個抑制risiRNA產生的基因susi-5,該基因編碼RNA外切酶體(exosome)的一個保守的催化亞基DIS-3。通過CRISPR基因編輯技術,課題組確認了RNA外切酶體任何亞基的功能缺陷都能引起risiRNA的積累。risiRNA誘導細胞核RNA干擾關鍵因子NRDE-2和NRDE-3進入核仁中,結合核糖體RNA前體,進而抑制RNA聚合酶I的轉錄活性。研究中還發現RNA外切酶體通過亞細胞定位的變化可以響應細胞核內核糖體RNA的穩態。RNA外切酶體在多種RNA的加工代謝過程中行使重要功能,主要定位于細胞核仁中。細胞內核糖體RNA穩態失衡會導致RNA外切酶體從核仁中移位于核質中。RNA外切酶體的正確亞細胞定位對于抑制risiRNA產生具有重要作用。


            本文的第一作者為博士研究生廖仕秒、陳向陽副研究員和博士研究生徐婷。馮雪竹研究員,光壽紅教授以及朱成明副研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到了國家創新人才項目、科技部、基金委、中科院和中國科學技術大學的大力支持。


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            文章鏈接:https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab662/6345473


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