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Nature: RNA转录的监护者

作者: 来源: 2018-01-22 我要评论( )

近日宾夕法尼亚大学医学院的一个研究小组发现了剪切过程中一个熟悉的元件的新功能。研究论文发表在世界知名的《自然》(Nature)杂志上。

     生物通报道  当大部分基因完成转录后,初级转录的RNA并不会直接翻译为蛋白质,它们还必须进行转录后修饰。RNA剪切是其中一个关键性的过程。RNA剪切就是将RNA上属于非编码区的内含子除去将剩余的外显子序列拼接在一起,最终形成成熟的信使RNA(mRNA)的加工过程。

    多年来研究人员一直致力于揭示剪切过程中的分子机制,近日宾夕法尼亚大学医学院的一个研究小组发现了剪切过程中一个熟悉的元件的新功能。研究论文发表在世界知名的《自然》(Nature)杂志上。

    在新研究中,宾夕法尼亚大学医学院的生物化学和生物物理学教授Gideon Dreyfuss和他的同事们发现了一个在剪切过程中关键的元件U1在基因表达中发挥着同样重要的作用:可防止转录过程提早终止,确保基因序列转录为完整的RNA转录本。

    正如Dreyfuss所说:“U1对转录组(特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的所有RNA的总和,包括mRNA和非编码RNA。)起着监护的作用。”

    小核糖核蛋白(snRNPs)是一种RNA与蛋白质的复合物,参与剪切反应的snRNPs包括U1、U2、U4、U5和U6。snRNPs能够识别剪切位点,将内含子切除,并将剩余的外显子序列连接在一起。Dreyfuss的研究小组曾证实SMN蛋白对于snRNPs的装配至关重要。SMN缺陷会导致机体snRNPs水平改变以及异常的剪切,是常见的神经变性疾病脊髓性肌萎缩(SMA)的重要病因。

    SMN缺陷在不同的程度上影响着所有的snRNPs。Dreyfuss的研究小组希望弄清楚仅发生一种snRNP缺失时对机体的影响。他们首先将研究焦点放在了U1上。

    研究人员期待在除去U1后他们能够检测到非剪切RNA转录本增多,试验观察的结果确实与预期的相符。然而,除此之外研究人员还惊讶地发现大多数基因生成了非常不同的转录本。基因的转录突然性地过早地终止,其位点通常在距离基因转录起始位点不远的地方。

    当研究人员对截短的RNAs末端进行测序时,他们发现RNA被过早的剪切,并标记上了一个长的腺嘌呤序列。腺嘌呤序列是RNA剪切和多聚腺苷酸化的标志,正常位于基因RNA转录本的末端。U1缺失导致剪切和多聚腺苷酸化反应过早地启动。

    Dreyfuss说:“这表明U1的正常功能除了参与剪切,还确保了RNA聚合酶合成完整的转录本后才启动剪切和多聚腺苷酸化反应。”研究人员提出了一种U1与初级RNA转录本结合的模型,即U1通过紧跟着移动的聚合酶复合物阻碍剪切和多聚腺苷酸化反应。同时也揭示了有双重功能的U1相对于细胞内其他的snRNPs.数量更多的原因。

    “RNA在转录过程中一直处于剪切和多聚腺苷酸化反应的威胁下,U1 snRNP对这一反应发挥抑制作用,确保基因序列能够转录为完整的RNA转录本,”Dreyfuss说。

(生物通:何嫱)

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转录|snRNPs|U1

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