Welcome to PICB
  
  


Welcome to PICB Shanghai !
  首页 >   研究所新闻   >  科研进展   
环状RNA可驱动蛋白合成
作者:webmaster    新闻时间:2017-04-01    已被阅读:342

  环状RNA在某些病毒中普遍存在,然而近年才在真核生物中发现大量这种非主流RNA。人类的环状RNA主要是由外显子的反向剪接产生的,但关于其生物功能尚无定论。先前研究显示,环状RNA是一种非编码RNA,可以如同海绵一样吸附miRNA或RNA结合蛋白,从而起到调控基因表达的作用。最近来自中科院-马普计算生物学研究所的王泽峰研究员和合作者发现,大量的环形RNA可作为信使RNA来编码蛋白,这些环形信使RNA通过一种常见的RNA甲基化修饰,m6A,来驱动非帽依赖性的翻译机制来合成蛋白质。该研究成果在3月在线发表在Cell Research上。

   人的细胞中所有的已知mRNA都含有5’ 端帽结构,这一帽结构是大部分mRNA翻译所必需的。然而在一些特殊情况如细胞应激条件下,有些 mRNA可以不依赖于帽结构而靠一个叫IRSE的順式调控原件来从mRNA的中间启动翻译。这种IRES驱动的蛋白翻译在RNA病毒中很常见,但只在一小部分的真核细胞mRNA中发现。在王泽峰组的前期工作中,他们发现插有IRES的编码GFP的环状RNA可以在细胞中被翻译。而新的工作中,他们发现环状RNA中富含m6A甲基化修饰,而且这些碱基修饰可以像IRES一样驱动环状RNA翻译。王泽峰研究员认为,“这两个发现放在一起,就可推断出有大量的环状RNA被翻译成蛋白质这一令人惊讶的结论,说明人的细胞中存在有大量的环状RNA编码的未知蛋白。” 这是一个有很令人兴奋的结论,说明人类蛋白质的多样性远比从前想的大。

   本文作者们进一步研究了环形RNA的翻译机制,发现了m6A识别蛋白YTHDF3能够结合到环状RNA的修饰位点并募集eIF4G2和其他翻译起始因子来驱动环状RNA的翻译。同时,他们通过多核糖体分析和RNA测序发现大量的环状RNA与多核糖体结合在一起。在此基础上,利用质谱分析的方法鉴定了一些由环状RNA反向剪接接口编码的新肽段。

   尽管不排除很多环状RNA仍可能是非编码RNA,但新结果证明其中一大部分可以像信使RNA一样翻译成蛋白。“这一发现模糊了编码和非编码RNA的界定。” 王泽峰研究员认为,“信使RNA不见得一定需要是线性的,环状RNA显然是一类新的信使RNA。”

  新文章尚未解答的重要问题是这些环状RNA编码的蛋白功能是什么,但他们提出了一些有趣的可能性。正常情况下, 真核细胞中蛋白质合成的主要方式是通过5’端帽依赖性翻译,但在应激环境下或一些癌症中,5’端帽依赖性翻译会被抑制而非帽依赖性翻译将会取代。因为环状RNA没有5’端帽结构,所以所有的环状RNA翻译都是通过非5’端帽依赖性翻译进行的。因而环状RNA可能通过产生刺激诱导蛋白在细胞应激反应中发挥重要作用。根据类似推理,环状RNA编码的蛋白可能在癌症发展过程中发挥重要作用。

  此项研究和之前的研究都表明m6A可以像IRES一样启动翻译,而在信使RNA中存在大量的m6A修饰。因此王泽峰研究员相信:“类似于一个基因可以通过可变剪接产生多个信使RNA异构体一样,一个信使RNA可能通过非帽依赖性翻译产生多种蛋白质。”

其他参与此项工作合作者包括来自中科院上海生化所,国家蛋白中心,华东理工大学和大连医学院的科学家。

  Cell Research链接:http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/abs/cr201731a.html