南湖新聞網(wǎng)訊（通訊員 盛柯）近日，農(nóng)業(yè)微生物學國家重點實驗室陳雯莉教授團隊的研究成果以“RNase II binds to RNase E and modulates its endoribonucleolytic activity in the cyanobacterium Anabaena PCC 7120”為題在線發(fā)表在國際學術期刊Nucleic Acids Research。該研究發(fā)現(xiàn)了在藍細菌中存在以RNase E為核心的RNA降解體。
這是研究團隊繼發(fā)現(xiàn)魚腥藍細菌Anabaena PCC7120中RNase E的非催化區(qū)域C末端可以結合PNPase后，進一步發(fā)現(xiàn)Alr1240蛋白可以特異性結合在RNase E的催化區(qū)域N端，并且體外酶活實驗表明Alr1240是核酸外切酶RNase II，這是目前第一個被發(fā)現(xiàn)可以結合在RNase E催化區(qū)域的RNase。
在細菌中，RNA降解是由一種關鍵的核酸內(nèi)切酶RNase E介導的第一步剪切，在模式生物Escherichia coli中，RNase E主要包括兩部分功能區(qū)域：N端的催化區(qū)域和C端的非催化區(qū)域，并且通過C端的非催化區(qū)域招募其它RNase或調(diào)控蛋白形成一個控制細胞內(nèi)RNA turnover的降解復合體（主要包括核酸外切酶PNPase、解旋酶RhlB以及糖酵解酶enolase）。類似的RNA降解復合體在其它少數(shù)細菌中也發(fā)現(xiàn)過，但主要是存在于變形菌門Proteobacteria中，而且在不同細菌中組分也不相同。
本研究發(fā)現(xiàn)，Alr1240蛋白可以在PCC 7120細胞裂解液中與RNase E共純化，并且與已知的RNase E互作核酸酶結合在其催化區(qū)域C端不同的是，Alr1240可以結合在RNase E的催化區(qū)域N末端，它是一種RNB家族蛋白，包括N端和C端的非催化區(qū)域（Alr1240-CSD和Alr1240-S1負責RNA binding）以及中間的RNB家族蛋白催化區(qū)域（Alr1240-RNB）。Alr1240負責結合RNase E的為N端和C端的非催化區(qū)域。該家族蛋白在E.coli中包括RNase II和RNase R，而在Anabaena PCC 7120中Alr1240行使的是RNase II功能。
此外，本研究構建了分別在RNase E和RNase II表達基因后原位標記GFP和BFP的藍細菌菌株，F(xiàn)RET實驗（熒光共振能量轉(zhuǎn)移）表明，RNase E和RNase II可以在細胞中緊密結合形成一個蛋白復合體，并且該蛋白復合體定位于細胞質(zhì)中，這與E.coli中RNase E是一種細胞膜定位蛋白不同。分別以RNase II的底物（3'-FAM熒光修飾的16ss，30ss），以及以5'-單磷酸化處理、3'-FAM熒光修飾的RNase E的多種RNA底物（13 bp的LU13，30 bp的CRISPR3以及62 bp的RNA62）進行酶活實驗，結果表明Anabaena PCC 7120中RNase II與RNase E的互作不影響RNase II的核酸外切酶活性，但會特異性增強RNase E的核酸內(nèi)切酶活性。據(jù)目前所知，Anabaena RNase II是第一個能夠與RNase E催化區(qū)域互作的RNase，這也許代表了一種新型的RNA降解復合體以及調(diào)控該復合體的一種新型機制。由于Anabaena RNase E能夠通過不同的區(qū)域結合RNase II和PNPase，很有可能這三種蛋白能通過形成一個大的復合體對細胞內(nèi)的RNA代謝進行共同調(diào)控。
我校生科學院博士研究生周聰和中國科學院水生生物研究所助理研究員張巨源博士（2015年華中農(nóng)業(yè)大學出站博士后）為論文共同第一作者，陳雯莉教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金（31570048）、國家重點研發(fā)計劃（2018YFE0105600）及中國科學院水生所特色研究所服務項目（Y65Z021501）的支持。
審核人：陳雯莉