《研究揭示亚细胞核结构nuclear speckle在mRNA出核中的功能与机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-10-12
  • 9月7日,国际学术期刊J Cell Biol 在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所程红研究组的最新研究成果“Intronless mRNAs transit through nuclear speckles to gain export competence”,首次揭示了具备出核能力的RNP的装配位点——亚细胞核结构nuclear speckle。

    Nuclear speckle作为一种高度动态变化的亚细胞核结构,从发现至今已有近60年的历史。由于nuclear speckle中富含大量剪接因子,迄今对于其功能的研究主要集中在剪接相关的功能与调控。目前,唯一被广泛接受的speckle的功能是剪接因子的贮存位点。除剪接因子外,mRNA出核转运因子也主要在nuclear speckle中富集,并且当mRNA出核受抑制时,mRNA也往往滞留在nuclear speckle中。然而,nuclear speckle是否在mRNA出核转运过程中发挥功能还不清楚。

    程红研究组长期从事RNA出核转运的功能与机制的研究,近几年在新生转录本出核或降解的命运决定研究中取得一系列进展,发现在细胞中mRNA出核蛋白ALYREF主要结合在mRNA的5’区域(Nucleic Acids Res,2017),通过与RNA降解机器竞争结合5’帽结合复合体(CBC)来决定新生RNA出核或降解的命运(EMBO J,2017);这种命运决定在转录后、RNA尚未进入到nuclear speckle之前发生在细胞核质中,这种早期命运决定对于防止异常转录本的出核转运至关重要(Nucleic Acids Res,2018)。在该项工作中,博士研究生王可等人在研究员程红的指导下,巧妙地利用天然不含内含子基因转录产生的mRNA(intronless mRNA),揭示了具备出核能力的RNP的装配位点。研究人员发现,不经过剪接的intronless mRNA在细胞核内也定位在nuclear speckle中,这种定位是通过intronless mRNA中的ESE序列结合SR蛋白来实现的;nuclear speckle的定位明显促进mRNA出核因子的招募以及mRNA出核转运的进行;并提供证据支持关键出核因子TREX的招募确实在nuclear speckle中发生。该研究首次揭示具备出核能力的RNP的装配位点,提示进入nuclear speckle是mRNA出核转运过程的一个重要质量监控步骤,拓展了对于nuclear speckle功能的认识。

    该研究工作获得科技部、自然科学基金委的经费资助,同时得到生化与细胞所细胞分析技术平台、分子生物学技术平台等的支持。

  • 原文来源:http://news.bioon.com/article/6728493.html
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    • 来自中科院中国科学院生物化学与细胞生物学研究所的研究人员发表了题为“Intronless mRNAs transit through nuclear speckles to gain export competence”,首次揭示了具备出核能力的RNP的装配位点--亚细胞核结构nuclear speckle。 这一研究成果公布在9月7日 J Cell Biol杂志上,由生物化学与细胞生物学研究所程红研究组完成。 Nuclear speckle作为一种高度动态变化的亚细胞核结构,从发现至今已有近60年的历史。由于nuclear speckle中富含大量剪接因子,迄今对于其功能的研究主要集中在剪接相关的功能与调控。 目前,唯一被广泛接受的speckle的功能是剪接因子的贮存位点。除剪接因子外,mRNA出核转运因子也主要在nuclear speckle中富集,并且当mRNA出核受抑制时,mRNA也往往滞留在nuclear speckle中。然而,nuclear speckle是否在mRNA出核转运过程中发挥功能还不清楚。 程红研究组长期从事RNA出核转运的功能与机制的研究,近几年在新生转录本出核或降解的命运决定研究中取得了一系列进展,发现在细胞中mRNA出核蛋白ALYREF主要结合在mRNA的5’ 区域(Nucleic Acids Res,2017),通过与RNA降解机器竞争结合5’ 帽结合复合体(CBC)来决定新生RNA出核或降解的命运(EMBO J,2017);这种命运决定在转录后、RNA尚未进入到nuclear speckle之前发生在细胞核质中,这种早期命运决定对于防止异常转录本的出核转运至关重要(Nucleic Acids Res,2018)。 在最新研究中,博士研究生王可等人在程红研究员的指导下发现,巧妙地利用了天然不含内含子基因转录产生的mRNA(intronless mRNA),揭示了具备出核能力的RNP的装配位点。 研究人员发现,不经过剪接的intronless mRNA在细胞核内也定位在nuclear speckle中,这种定位是通过intronless mRNA中的ESE序列结合SR蛋白来实现的;nuclear speckle的定位明显促进mRNA出核因子的招募以及mRNA出核转运的进行;并提供证据支持关键出核因子TREX的招募确实在nuclear speckle中发生。 这一研究首次揭示具备出核能力的RNP的装配位点,提示进入nuclear speckle是mRNA出核转运过程的一个重要质量监控步骤,拓展了对于nuclear speckle功能的认识。
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    • 编译者:hujm
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    • 病毒通过将其DNA注入宿主细胞进行增殖。一旦它进入细胞内液体,这种外来物质就会触发一种称为cGAS-STING途径的防御机制。一种称为环GMP-AMP合酶(cGAS)的蛋白也存在于液体内,它与入侵的DNA结合,产生一种新分子。这接着又与另一种叫做STING的蛋白结合,从而诱发炎症免疫反应。 有时,液体内所含的物质--以及与cGAS蛋白接触的物质--不是来自病毒,而是来自细胞本身,比如细胞核意外破裂后。当这种情况发生时,cGAS-STING途径并没有被激活。 如今,在一项新的研究中,来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员证实了细胞如何对自己的DNA和来自病原体的遗传物质作出不同的反应,从而避免攻击错误的靶标。他们的发现为人体炎症反应中发生的复杂过程提供了新的见解。相关研究结果发表在2020年8月14日的Science期刊上,论文标题为“BAF restricts cGAS on nuclear DNA to prevent innate immune activation”。论文通讯作者为瑞士洛桑联邦理工学院的Andrea Ablasser教授。 Ablasser教授及其团队针对一种称为Barrier-to-Autointegration Factor(BAF)的小蛋白的关键作用提出了新的见解。他们发现,通过与无害的DNA结合,BAF阻止cGAS蛋白结合DNA,从而阻止cGAS-STING途径激活。 BAF可以增强细胞核的功能,将核膜与内部的DNA连接起来。实验表明,当将这种蛋白从实验室生长的细胞中移除时,细胞核会破裂。这种破裂将遗传物质释放到细胞内液中,在那里遗传物质与cGAS蛋白接触,并触发cGAS-STING途径,就像它是外来DNA一样。 导致细胞核破裂的方法有很多种,比如施加机械压力。不过根据论文共同第一作者Baptiste Guey的说法,仅其中的一种方法---移除BAF蛋白---能引起免疫反应。Guey说,“因此,我们可以得出结论,BAF在防止细胞攻击自己的DNA方面起着关键作用。” 这种蛋白的抑制作用极为重要:虽然cGAS-STING途径帮助身体抵御感染,但它也需要受到控制。论文共同第一作者Marilena Wischnewski说,“细胞核偶尔会破裂,但细胞能够修复损伤。如果cGAS每次都与DNA结合,后果会更严重。” 过度活跃的cGAS-STING途径的危害可以在Aicardi-Goutières综合征中观察到。这种种罕见且通常是致命的遗传性疾病会诱发过度的炎症反应,就像身体的细胞不断受到入侵病原体的攻击一样。 BAF也被认为在某些类型的肿瘤中起作用。根据Wischnewski的说法,癌细胞中高浓度的BAF可能与较差的预后有关。她解释说,“这可能是BAF让肿瘤更具抵抗力。通过防止cGAS-STING途径的激活,它可能会让癌细胞逃避身体的免疫系统。” 这种蛋白在不同类型的细胞中以不同数量存在。这些研究人员计划深入研究这些数量变化,这是因为他们试图了解不同组织类型如何应对感染和炎症。