《Nature | dsRNA在细胞质调控基因表达》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-22
  • 2024年6月19日,哥廷根大学Heike Krebber通讯在Nature发表题为dsRNA formation leads to preferential nuclear export and gene expression的文章,发现了一种涉及双链RNA(dsRNA)的基因表达调控的新机制。这一发现解释了一个长期存在的问题,即为什么许多长的非编码RNA(lncRNA)在明显缺乏编码潜力的情况下会被输出到细胞质。

    研究人员发现,反义RNA(antisense RNA, asRNA)可以在解旋酶Dbp2的促进下与有义RNA形成dsRNA。值得注意的是,这些dsRNA主要定位在细胞质中,这与单链RNA(ssRNA)通常观察到的核保留相反。这种优先的细胞质定位归因于核输出受体Mex67介导的dsRNA的输出增强。

    该团队证明,与ssRNA相比,Mex67对dsRNA表现出更高的结合亲和力。这种优先结合使dsRNA能够更快地从细胞核输出,从而增加其在细胞质中的存在。dsRNA的更快输出导致了基因表达的增强,如有义转录物的蛋白质水平增加。重要的是,dsRNA的形成似乎对应激反应或发育过渡期间的细胞表达程序发生变化至关重要。研究人员观察到,应激条件导致asRNA水平增加,同时其相应意义的mRNA上调。这表明dsRNA的形成可能是一种快速调节基因表达以应对细胞挑战的机制。

    该研究确定DEAD-box解旋酶Dbp2是dsRNA形成的关键参与者。在缺乏Dbp2的情况下,细胞表现出dsRNA水平的显著降低,并伴随着poly(a)+RNA在细胞核中的积累。这一发现不仅突出了Dbp2在dsRNA生物发生中的重要性,而且揭示了它在支持mRNA输出中的作用。这项研究的意义深远,为在真核生物基因组中观察到的asRNA的普遍转录提供了一个潜在的解释,并为这些看似无功能的转录物如何参与基因调控提供了见解。此外,dsRNA的优先核输出为我们理解核质RNA运输及其对基因表达的影响增加了一层新的复杂性。

    这项研究提出了关于这种机制在不同物种中的潜在保护及其在各种生物过程中的相关性的问题,包括发育、应激反应和疾病发病机制。此外,它可能会促使人们重新评估许多先前被视为转录噪声的lncRNA的功能意义。总之,这项研究强调了dsRNA形成在通过优先核输出调节基因表达中的重要性,挑战了目前对RNA生物学的理解,并为反义转录的功能相关性提供了一个新的视角。

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    • 本文内容转载自“ 生物世界”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/6qgN_FdjPj-mPv3dT3i_TA 2023年11月16日,美国圣裘德儿童研究医院迟洪波团队在 Nature 期刊发表了题为Single-cell CRISPR screens in vivo map T cell fate regulomes in cancer 的研究论文。该研究使用单细胞CRIPSR筛选,在体内绘制了肿瘤T细胞命运调控网络。揭示了促使耗竭T细胞前体/祖细胞(Tpex)细胞退出静息状态以及增强终末耗竭T细胞(Tex)细胞增殖状态的关键调控转录因子,并用以改善肿瘤免疫疗法。 首先,研究人员发现Tpex细胞退出静息状态并连续分化为中间型Tex1细胞(有较强的功能和增殖能力的一群Tex细胞),这一过程由IKAROS和ETS1差异调控。IKAROS促进Tpex1(有较弱增殖能力的一群Tpex细胞)的代谢激活及其分化为Tpex2细胞(有较强增殖能力的一群Tpex细胞)。敲除IKAROS抑制了CTLs的功能,增加了肿瘤内CTLs的干细胞性的同时降低了细胞代谢以及mTORC1信号通路的活性,暗示IKAROS缺陷可能使细胞滞留在过度静止的状态。并且,敲除IKAROS导致的CTL细胞积累无法单独或响应ICB改善抗肿瘤免疫反应。相反,敲除ETS1通过增强mTORC1信号通路活性和代谢重编程来调控Tpex2到Tex1分化过程,并且在多个肿瘤模型中增强了过继细胞疗法(ACT)和免疫检查点阻断疗法(ICB)抗肿瘤效果,并且ETS1基因表达量与癌症患者对ICB的响应呈负相关。在机制上,研究人员揭示了TCF-1和BATF可以分别被IKAROS和ETS1负向调控,是IKAROS和ETS1在CTL细胞中的靶点。 其次,研究人员发现敲除RBPJ阻断了中间型Tex1向终末Tex2细胞(有较弱的功能和增殖能力的一群Tex细胞)分化,同时通过增加Tex细胞的增殖能力来扩大Tex1细胞累积。并且,敲除RBPJ在多个肿瘤模型中改善了ACT和ICB的抗肿瘤效果。另外,RBPJ基因的表达量与来自癌症患者CTLs的终末Tex分化以及癌症患者对免疫检查点阻滞疗法的低反应性正相关。在机制上, RBPJ通过抑制IRF1转录因子的活性来促进了中间型Tex1到终末型Tex2细胞的分化。因此,敲除RBPJ通过增强有较强功能和增殖能力的Tex1细胞的分化来改善ACT和ICB的抗肿瘤效果。 总的来说,这项研究揭示了肿瘤内CTLs分化和功能的多样性及关键的调控转录因子,并为整合CTLs细胞命运基因调控网络和改善肿瘤免疫反应的潜在靶点提供了一个系统框架。