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Mol Cell:中科院生化细胞所陈玲玲研究组等发现NF90/NF110对环形RNA表达调控和功能作用的新机制

摘要 : 2017年6月15日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Cell》在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组和中国科学院马普计算生物学研究所杨力研究组关于环形RNA(circRNA)研究的最新进展

2017年6月15日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Cell》在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组和中国科学院马普计算生物学研究所杨力研究组关于环形RNA(circRNA)研究的最新进展:“Coordinated circRNA biogenesis and function with NF90/NF110 in viral infection”。该研究通过全基因组筛选发现了一系列与环形RNA生成加工等密切相关的反式作用蛋白因子,包括与抗病毒免疫相关的NF90和NF110等,揭示其通过结合两侧内含子配对序列进而促进环形RNA产生的机制,并阐明环形RNA通过与NF90/NF110的竞争性结合在抗病毒免疫过程中发挥重要功能作用。生化与细胞所博士研究生李响、刘楚霄和计算生物学所研究助理薛尉为论文共同第一作者,陈玲玲研究员和杨力研究员为论文通讯作者。

研究组系统揭示了顺式元件-内含子互补配对序列对环形RNA表达的关键作用(Zhang et al., Cell 2014; Zhang et al., Cell Rep 2016);表明不同顺式内含子互补配对序列的竞争性配对可以导致环形RNA的可变反向,进而从一个基因位点产生多个环形RNA分子(Zhang et al., Genome Res 2016);通过系统衡量不同物种中顺式作用元件对环形RNA生成的作用,阐明了人基因组中所蕴含的大量Alu序列是环形RNA在人中高表达的主要原因之一(Dong et al., RNA Biol 2017)。尽管已有的这些研究在多个水平系统揭示了顺式内含子互补配对序列对环形RNA生成的关键调控作用,但是虽然具有相同的基因组序列,同一位点的环形RNA表达在不同的组织/细胞中存在着非常大的差异,这表明还存在反式因子水平的调控作用。同时,虽然已有一些特殊环形RNA的功能被逐渐揭示出来,对大部分环形RNA在细胞中的重要功能研究还缺乏系统的研究,我们认为与环形RNA结合的蛋白因子可能与环形RNA的重要生物学功能密切相关。

在这项最新的研究中,科研人员通过全基因组筛选发现了一系列与环形RNA生成加工等密切相关的反式作用蛋白因子,包括与抗病毒免疫相关的NF90和NF110等,敲低NF90/NF110均可以显著降低内源环形RNA的表达,其主要通过结合环化外显子两侧的内含子配对序列进而促进环形RNA的加工。更为重要的是,NF90/NF110也和成熟的环形RNA直接结合形成circRNP,并在抗病毒过程中发挥重要的免疫功能。当病毒感染时,NF90/NF110出核并导致环形RNA表达降低;同时,NF90/NF110更多地从circRNP中被释放出来结合到病毒mRNA上,发挥抗病毒的作用(如图所示)。研究还发现,无论是内源存在的环形RNA、还是人为构建的环形RNA都具有这种结合NF90/NF110发挥功能的潜力,这表明环形RNA参与抗病毒免疫反应的普遍性。

原文链接:

Coordinated circRNA biogenesis and function with NF90/NF110 in viral infection

原文摘要:

Circular RNAs (circRNAs) generated via back-splicing are enhanced by flanking complementary sequences. expression levels of circRNAs vary under different conditions, suggesting participation of protein factors in their biogenesis. Using genome-wide siRNA screening that targets all human unique genes and an efficient circRNA expression reporter, we identify double-stranded RNA-binding domain containing immune factors NF90/NF110 as key regulators in circRNA biogenesis. NF90/NF110 promote circRNA production in the nucleus by associating with intronic RNA pairs juxtaposing the circRNA-forming exon(s); they also interact with mature circRNAs in the cytoplasm. Upon viral infection, circRNA expression is decreased, in part owing to the nuclear export of NF90/NF110 to the cytoplasm. Meanwhile, NF90/NF110 released from circRNP complexes bind to viral mRNAs as part of their functions in antiviral immune response. Our results therefore implicate a coordinated regulation of circRNA biogenesis and function by NF90/NF110 in viral infection.

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