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Nature子刊文章:填补miRNA加工研究空白

2017.8.30

  来自武汉大学生科院,加州大学圣地亚哥分校等处的研究人员发表了题为“NEAT1 scaffolds RNA-binding proteins and the Microprocessor to globally enhance pri-miRNA processing”的文章,报道了一种新型的“鸟巢”模型,指出了NEAT1,以及NONO-PSF异二聚体在miRNA加工成熟中的关键作用。

  这一研究成果公布在8月28日的Nature Structural & Molecular Biology杂志上,文章的通讯作者为武汉大学生科院付向东教授,以及周宇教授。付向东教授是国际RNA和RNA结合蛋白领域的知名学者,是利用RNA高通量测序技术及生物信息学分析方法系统地研究RNA及其结合蛋白生物功能的先驱,对RNA结合蛋白和非编码RNA的研究做出了卓越的贡献。

  人体的基因表达是一个复杂的过程,那么多的基因不可能都总是持续表达。指挥基因表达的功臣之中就包括几种RNA分子。MicroRNA(miRNA)是一类真核生物内源性的小分子单链RNA,它是一种古老的、生死攸关的基因调节因素,30-60%的哺乳动物蛋白质编码基因都受miRNA的调控(主要是基因沉默调控)。与靶mRNA特异性的碱基配对,引起靶mRNA的降解或抑制其翻译,从而调控基因表达。近年来,已经在动物和植物中发现了上百种miRNA ,人类细胞内有超过2000条miRNA,控制着细胞的生老病死。这些miRNA长约18-25nt(核苷酸),从60-200nt的具有发卡状结构的前体中被切割出来后方能成熟。

  MiRNA生物合成受到多种RNA结合蛋白(RBP)的调节,但在大多数情况下,RBPs似乎只能影响一小部分靶标miRNA的加工。这是为什么呢?在这篇文章中,研究人员发现RNA结合NONO-PSF异二聚体能与HeLa细胞中大量pri-miRNA结合,从而全面的增加了pri-miRNA通过Drosha-DGCR8微处理器进行加工的过程。

  在动物细胞中,miRNA基因的转录初产物(primary miRNAs ,pri-miRNAs)很快被核糖核酸酶DROSHA加工成为miRNA前体(pre-miRNA)。也就是说miRNA的成熟需通过DROSHA的加工剪切,而NONO和PSF也是

  证明,NEAT1也在pri-miRNA加工过程中扮演了重要的角色;从机制上来说,NEAT1与NONO-PSF异二聚体,以及许多其他RBP相互作用,NEAT1中的多个RNA片段(包括3'末端附近的“伪pri-miRNA”)有助于吸引微处理器。

  这些研究发现指出了一种新型的“鸟巢”模型,即一种lncRNA能协调细胞核内一整个小型非编码RNA的有效处理。

  NEAT1不仅参与了miRNA的加工过程,而且也可作为对抗癌症的一个潜在治疗靶标。鲁汶大学的研究人员发现NEAT1对于高度分裂的细胞的生存——特别是癌症细胞,扮演着一个重要的角色。研究人员发现作为一个非编码RNA,NEAT1并不能翻译成蛋白质。然而,它确实有助于形成“paraspeckles”,也就是存在于癌细胞的细胞核中的亚核粒子。这些粒子的作用仍然是模糊不清的。虽然通过进化是高度保守的,但NEAT1对于正常胚胎发育和成年生活似乎是可有可无的,因为缺乏NEAT1的小鼠是可存活的和健康的。

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