鄭丙蓮課題組揭示套索RNA代謝的分子特征
RNA拼接是基因表達調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，其過程分為兩步：首先，內(nèi)含子的5’端剪接位點被切開，隨即5’磷酸基團攻擊靠近內(nèi)含子3’末端分支位點(BP)的2’-OH形成2’-5’磷酯鍵的套索中間體；然后，內(nèi)含子3’端的剪接位點被切開，外顯子相連產(chǎn)生成熟的mRNA，被切除的內(nèi)含子被稱為套索RNA (lariat RNA)。傳統(tǒng)上認為套索RNA被去分支酶DBR1線性化后被降解，但近年來發(fā)現(xiàn)動植物中很多套索RNA逃逸線性化以環(huán)形RNA的形式存在并參與基因表達調(diào)控。我們課題組在研究植物miRNA產(chǎn)生途徑的調(diào)控機制的過程中發(fā)現(xiàn)套索RNA的累積導致植物miRNA產(chǎn)生途徑關鍵復合物Dicer結合miRNA前體的效率降低，最終影響全基因組范圍內(nèi)miRNA的產(chǎn)生，提示套索RNA的及時清除為生物體內(nèi)miRNA的加工提供了安全保障（Li et al., PLoS Genet 2016）。然而盡管套索RNA的快速清除非常重要，動植物的dbr1無義突變體都是胚胎致死，但RNA拼接過程中分支位點如何選擇以及套索RNA被降解還是被滯留的分子特征均不清楚。
為了深入探究套索RNA的代謝調(diào)控機制，通過和昆明理工大學生物信息學專家鄭云博士合作，鄭冰蓮團隊成員結合擬南芥、水稻、玉米和番茄中上千種套索RNA測序數(shù)據(jù)和RNA測序數(shù)據(jù)鑒定了6萬余個植物內(nèi)含子分支位點?？傮w而言，和酵母和人類中的分支位點類似，植物中的分支位點多為腺嘌呤，隨著基因組復雜性的增加，其它堿基的分支位點的比例越來越高。分支點一般距離內(nèi)含子的3’末端50 bp以內(nèi)，而且植物內(nèi)含子普遍存在多個分支位點，不同的分支位點的使用具有明顯的組織特異型調(diào)控方式，最終導致所在親本基因表達的變化。通過對野生型擬南芥和dbr1突變體中的2萬余個套索RNA的分子特征分析發(fā)現(xiàn)，能夠逃逸線性化的套索RNA的內(nèi)含子長度普遍偏長，所在親本基因表達量也偏高。更有意思的是，套索RNA積累的水平與內(nèi)含子區(qū)域逆轉錄轉座子的插入序列的占比顯著負相關，但與旁測外顯子甚至所在親本基因外顯子的反向環(huán)化概率正相關，提示套索RNA的選擇性去留與堿基序列有關，轉座子入侵加快RNA拼接副產(chǎn)物套索RNA的及時清除可能有利于基因組擴增過程中物種的適應性。該項研究首次系統(tǒng)地提供了全基因組范圍內(nèi)植物內(nèi)含子分支位點的序列特征圖譜，并部分揭示了套索RNA代謝的分子特征。研究結果為理解內(nèi)含子分支位點變異在農(nóng)作物育種中的應用和研究DBR1識別套索RNA的分子機制提供線索，并為其它物種尤其是農(nóng)作物中鑒定套索RNA并探究其生物學意義等奠定了重要的基礎。
相關研究結果于3月20日發(fā)表在國際植物學頂級期刊《植物 細胞》（Plant Cell）雜志。復旦大學生科院鄭丙蓮課題組的在讀博士研究生張小跎和張勇同學為本文共同第一作者，鄭丙蓮研究員和昆明理工大學的鄭云博士為共同通訊作者。本研究工作得到了復旦大學遺傳工程國家重點實驗室開放課題、人才計劃項目和國家自然科學基金面上項目和重點項目的資助。
論文全文鏈接：DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.18.00711。
版權與免責聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com